DE102019002732A1 - Method for the direct transfer of electronic coin data sets between terminals and payment systems - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum direkten Übertragen von elektronischen Münzdatensätzen zwischen Endgeräten wobei ein erstes Endgerät zumindest einen elektronischen Münzdatensatzes aufweist, mit den Schritten: Übertragen des elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät an ein zweites Endgerät, wobei der zumindest eine elektronische Münzdatensatz mindestens einen monetären Betrag und einen Verschleierungsbetrag aufweist; Empfangen des elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät als ein übertragener elektronischer Münzdatensatz im zweiten Endgerät; und Umschalten des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes, Aufteilen des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes und/ oder Verbinden des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes. Das Verfahren umfasst weiterhin die Schritte des Maskierens des weiteren elektronischen Münzdatensatzes im zweiten Endgerät durch Anwenden einer homomorphen Einwegfunktion auf den weiteren elektronischen Münzdatensatz zum Erhalten eines maskierten elektronischen Münzdatensatzes; und des Registrierens des maskierten elektronischen Münzdatensatzes in einer entfernten Überwachungsinstanz. Die Erfindung betrifft zudem ein Währungssystem und ein Bezahlsystem mit einer dezentral gesteuerten Datenbank in der maskierte elektronische Münzdatensätze abgelegt sind; und einer Direkttransaktionsschicht mit zumindest zwei Endgeräten, in welcher das Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method for the direct transmission of electronic coin data sets between terminals, wherein a first terminal has at least one electronic coin data set, with the steps of: transmitting the electronic coin data set from the first terminal to a second terminal, the at least one electronic coin data set at least one monetary amount and has an amount of obfuscation; Receiving the electronic coin data record from the first terminal as a transmitted electronic coin data record in the second terminal; and switching over the transmitted electronic coin data record, splitting the transmitted electronic coin data record and / or connecting the transmitted electronic coin data record. The method further comprises the steps of masking the further electronic coin data record in the second terminal by applying a homomorphic one-way function to the further electronic coin data record to obtain a masked electronic coin data record; and registering the masked electronic coin record with a remote monitoring entity. The invention also relates to a currency system and a payment system with a decentrally controlled database in which masked electronic coin data records are stored; and a direct transaction layer with at least two terminals in which the method can be carried out.
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum direkten Übertragen von elektronischen Münzdatensätzen zwischen Endgeräten. Weiter betrifft die Erfindung ein Bezahlsystem zwischen zumindest zwei Endgeräten und einer Überwachungsinstanz.The invention relates to a method for the direct transmission of electronic coin data sets between terminals. The invention also relates to a payment system between at least two terminals and a monitoring entity.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNGTECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
Sicherheit von Bezahltransaktionen und den dazugehörigen Bezahltransaktionsdaten bedeutet sowohl Schutz der Vertraulichkeit der ausgetauschten Daten; als auch Schutz der Integrität der ausgetauschten Daten; als auch Schutz der Verfügbarkeit der ausgetauschten Daten.Security of payment transactions and the associated payment transaction data means protection of the confidentiality of the data exchanged; as well as protecting the integrity of the data exchanged; as well as protection of the availability of the exchanged data.
Herkömmliche Blockchain-basierte Bezahltransaktionen, wie beispielsweise Bitcoin, stellen zwar einen hohen Schutz der Integrität dar. Wenn elektronische Münzdatensätze, auch „Coins“ genannt, in einer Blockchain-Technologie den Besitzer wechseln, werden viele Informationen veröffentlicht. Somit sind derartige Bezahltransaktionen und insbesondere die ausgetauschten Daten nicht vollkommen vertraulich. Zudem sind die Bezahltransaktionen sehr rechenintensiv und damit energieaufwendig.Conventional blockchain-based payment transactions such as Bitcoin represent a high level of protection of integrity. When electronic coin data records, also known as “coins”, change hands in a blockchain technology, a lot of information is published. Such payment transactions and in particular the data exchanged are therefore not completely confidential. In addition, the payment transactions are very computationally intensive and therefore energy-consuming.
Daher werden herkömmlich oft anstelle der vertraulichen Daten nur die Hash-Werte der vertraulichen Daten in einem Blockchain-Ledger abgespeichert. Die korrespondierenden Klartext-Daten müssen dann außerhalb der Blockchain verwaltet werden. Für elektronische Münzdatensätze sind solche Konzepte bislang nicht anwendbar, weil sie grundlegende Kontrollfunktionen, insbesondere (
Aus der
In der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zu schaffen, in denen eine Bezahltransaktion sicher aber dennoch einfach ausgestaltet ist. Dabei soll insbesondere eine direkte Bezahlung zwischen Endgeräten, wie Token, Smartphones aber auch Maschinen geschaffen werden, die anonym ist. Die Münzdatensätze sollen nach dem Erhalt sofort weiterverwendet werden können. Mehrere Münzdatensätze sollen beim Benutzer beliebig miteinander kombiniert und/oder aufgeteilt werden können, um ein flexibles Austauschen zu ermöglichen. Die ausgetauschten Münzdatensätze sollen einerseits vertraulich gegenüber anderen Systemteilnehmern sein, aber andererseits jedem Systemteilnehmer erlauben, grundlegende Buchhaltungsprüfungen durchzuführen, insbesondere das Erkennen von „Mehrfach-Ausgabe-Versuchen“ und das Erkennen von Versuchen mit nicht vorhandenen Beträgen zu zahlen.It is the object of the present invention to create a method and a system in which a payment transaction is designed to be secure but nevertheless simple. In particular, direct payment between end devices such as tokens, smartphones and machines should be created that is anonymous. The coin data records should be able to be used immediately after receipt. Several coin data sets should be able to be combined with one another and / or divided as desired by the user in order to enable flexible exchange. The exchanged coin data sets should on the one hand be confidential to other system participants, but on the other hand allow each system participant to carry out basic accounting checks, in particular the recognition of "multiple spending attempts" and the recognition of attempts to pay with non-existent amounts.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die gestellten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.The tasks set are achieved with the features of the independent patent claims. Further advantageous configurations are described in the dependent claims.
Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Verfahren zum direkten Übertragen von elektronischen Münzdatensätzen zwischen Endgeräten gelöst, wobei ein erstes Endgerät zumindest einen elektronischen Münzdatensatz aufweist, mit den Schritten:
- Übertragen des elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät an ein zweites Endgerät, wobei der zumindest eine elektronische Münzdatensatz mindestens einen monetären Betrag und einen Verschleierungsbetrag aufweist;
- Transmitting the electronic coin data record from the first terminal to a second terminal, the at least one electronic coin data record having at least one monetary amount and a concealment amount;
Empfangen des elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät als ein übertragener elektronischer Münzdatensatz im zweiten Endgerät; und
- - Umschalten des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes zu einem weiteren elektronischen Münzdatensatz, nämlich umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz; und/ oder
- - Aufteilen des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes zu einem weiteren (zweiten) elektronischen Münzdatensatz; und/ oder
- - Verbinden des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes mit einem weiteren elektronischen Münzdatensatz zu einem weiteren elektronischen Münzdatensatz, nämlich verbundenen elektronischen Münzdatensatz.
- - Switching the transmitted electronic coin data set to a further electronic coin data set, namely electronic coin data set to be switched; and or
- Splitting the transmitted electronic coin data set into a further (second) electronic coin data set; and or
- - Linking the transmitted electronic coin data set with a further electronic coin data set to form a further electronic coin data set, namely connected electronic coin data set.
Weiterhin umfasst das Verfahren die nachfolgenden Schritte:
- - Maskieren des weiteren elektronischen Münzdatensatzes im zweiten Endgerät durch Anwenden einer homomorphen Einwegfunktion auf den weiteren elektronischen Münzdatensatz zum Erhalten eines maskierten elektronischen Münzdatensatzes; und
- - Registrieren des maskierten elektronischen Münzdatensatzes in einer entfernten Überwachungsinstanz.
- Masking the further electronic coin data set in the second terminal by applying a homomorphic one-way function to the further electronic coin data set to obtain a masked electronic coin data set; and
- - Registering the masked electronic coin data record in a remote monitoring entity.
Die hier beschriebenen Schritte müssen nicht in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Die hier beschriebene Reihenfolge ist jedoch eine bevorzugte Ausgestaltung.The steps described here do not have to be carried out in the order described. However, the order described here is a preferred embodiment.
Der Schritt des Registrierens wird vorzugsweise dann ausgeführt, wenn die Geräte mit der Überwachungsinstanz verbunden sind. In einer Alternative können die beschriebenen Schritte auch ausgeführt werden, ohne dass der Schritt des Registrierens in der Überwachungsinstanz ausgeführt wird.The step of registration is preferably carried out when the devices are connected to the monitoring entity. As an alternative, the steps described can also be carried out without the step of registering in the monitoring instance being carried out.
Beim Umschalten des übertragenen Münzdatensatzes entspricht in einer Ausgestaltung der monetäre Betrag des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät dem monetären Betrag des weiteren elektronischen Münzdatensatzes. Beim Aufteilen des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes entspricht in einer Ausgestaltung der monetäre Betrag des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes dem monetären Gesamtbetrag der aus dem übertragenen elektronischen Münzdatensatz erstellten weiteren elektronischen Münzteildatensätzen. Beim Verbinden entspricht in einer Ausgestaltung der monetäre Gesamtbetrag aus dem übertragenen elektronischen Münzdatensatz mit dem zweiten elektronischen Münzdatensatz dem monetären Betrag des verbundenen elektronischen Münzdatensatzes.When switching over the transmitted coin data record, in one embodiment the monetary amount of the transmitted electronic coin data record from the first terminal corresponds to the monetary amount of the further electronic coin data record. When dividing the transmitted electronic coin data record, in one embodiment the monetary amount of the transmitted electronic coin data record corresponds to the monetary total amount of the further electronic coin partial data records created from the transmitted electronic coin data record. When connecting, in one embodiment, the total monetary amount from the transmitted electronic coin data record with the second electronic coin data record corresponds to the monetary amount of the connected electronic coin data record.
Ein elektronischer Münzdatensatz ist insbesondere ein elektronischer Datensatz, der einen geldwerten (=monetären) Betrag repräsentiert und umgangssprachlich auch als „digitale Münze“ oder „elektronische Münze“, englisch „digital/electronic Coin“ bezeichnet wird. Dieser geldwerte Betrag wechselt bei dem Verfahren von einem ersten Endgerät zu einem anderen Endgerät. Als ein geldwerter Betrag wird im Folgenden ein digitaler Betrag verstanden, der z.B. auf einem Konto eines Geldinstituts gutgeschrieben werden kann, oder gegen ein anderes Zahlungsmittel getauscht werden kann. Ein elektronischer Münzdatensatz repräsentiert also Bargeld in elektronischer Form.An electronic coin dataset is in particular an electronic dataset that represents a monetary amount and is colloquially referred to as "digital coin" or "electronic coin". In the process, this monetary amount changes from a first terminal to another terminal. In the following, a monetary amount is understood to be a digital amount, e.g. can be credited to an account of a financial institution, or can be exchanged for another means of payment. An electronic coin data record therefore represents cash in electronic form.
Das Endgerät kann eine Vielzahl von elektronischen Münzdatensätzen aufweisen, beispielsweise kann in einem Datenspeicher des Endgeräts die Vielzahl von Münzdatensätzen hinterlegt sein. Der Datenspeicher stellt dann beispielsweise eine elektronische Geldbörse dar.The terminal device can have a large number of electronic coin data records, for example the large number of coin data records can be stored in a data memory of the terminal device. The data memory then represents an electronic wallet, for example.
Das Endgerät kann beispielsweise ein passives Gerät, wie z. B. ein Token, ein mobiles Endgerät, wie z.B. ein Smartphone, ein Tablet-Computer, ein Computer, ein Server oder eine Maschine sein.The terminal can, for example, be a passive device, such as. B. a token, a mobile device such as a smartphone, a tablet computer, a computer, a server or a machine.
Ein elektronischer Münzdatensatz zum Übertragen von geldwerten Beträgen unterscheidet sich wesentlich von einem elektronischen Datensatz zum Datenaustausch oder Datentransfer, da beispielsweise eine klassische Datentransaktion auf Basis eines Frage-Antwort-Prinzips bzw. auf einer Interkommunikation zwischen den Datentransferpartnern stattfindet. Ein elektronischer Münzdatensatz ist dementgegen einmalig, eindeutig und steht im Kontext eines Sicherheitskonzepts, welches beispielsweise Signaturen oder Verschlüsselungen umfassen kann. In einem elektronischen Münzdatensatz sind prinzipiell alle Daten enthalten, die für eine empfangende Instanz bezüglich Verifikation, Authentisierung und Weitergeben an andere Instanzen benötigt werden. Eine Interkommunikation zwischen den Endgeräten beim Austausch ist daher bei dieser Art Datensätze grundsätzlich nicht erforderlich.An electronic coin dataset for transferring monetary amounts differs significantly from an electronic dataset for data exchange or data transfer, since, for example, a classic data transaction takes place on the basis of a question-answer principle or on intercommunication between the data transfer partners. An electronic coin data record, on the other hand, is unique, unambiguous and is in the context of a security concept that can include signatures or encryptions, for example. In principle, an electronic coin data record contains all data that are required for a receiving entity with regard to verification, authentication and forwarding to other entities. Intercommunication between the end devices during the exchange is therefore basically not necessary with this type of data record.
Erfindungsgemäß weist ein zum Übertragen zwischen zwei Endgeräten verwendender elektronischer Münzdatensatz einen monetären Betrag, also ein Datum, das einen Geldwert des elektronischen Münzdatensatzes darstellt, und einen Verschleierungsbetrag, beispielsweise eine Zufallszahl, auf. Darüber hinaus kann der elektronische Münzdatensatz weitere Metadaten aufweisen, beispielsweise welche Währung der monetäre Betrag repräsentiert. Ein elektronischer Münzdatensatz wird durch diese wenigstens beiden Daten (monetärer Betrag und Verschleierungsbetrag) eindeutig repräsentiert. Jeder, der Zugriff auf diese beiden Daten eines gültigen Münzdatensatzes hat, kann diesen elektronischen Münzdatensatz zum Bezahlen verwenden. Die Kenntnis dieser beiden Werte (monetärer Betrag und Verschleierungsbetrag) ist also gleichbedeutend mit dem Besitz des digitalen Geldes. Dieser elektronische Münzdatensatz wird zwischen zwei Endgeräten, nämlich wenigstens zwischen dem ersten und zweiten Endgerät, direkt übertragen. In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht ein elektronischer Münzdatensatz aus diesen beiden Daten, es ist somit zum Austausch von digitalem Geld nur die Übertragung des monetären Betrags und der Verschleierungsbetrag notwendig.According to the invention, an electronic coin dataset used for transmission between two terminals has a monetary amount, that is to say a date which represents a monetary value of the electronic coin dataset, and a concealment amount, for example a random number. In addition, the electronic coin data record can have further metadata, for example which currency the monetary amount represents. An electronic coin data set is uniquely represented by these at least two data (monetary amount and concealment amount). Anyone who has access to these two pieces of data from a valid coin data record can use this electronic coin data record for payment. Knowing these two values (monetary amount and obfuscation amount) is synonymous with owning digital money. This electronic coin data record is transmitted directly between two terminals, namely at least between the first and second terminal. In one embodiment of the invention, an electronic coin dataset consists of these two data, so that only the transfer of the monetary amount and the concealment amount is necessary for exchanging digital money.
Zu jedem elektronischen Münzdatensatz gehört ein entsprechender maskierter elektronischen Münzdatensatz zugeordnet. Die Kenntnis eines maskierten elektronischen Münzdatensatzes berechtigt nicht dazu, das digitale Geld, das durch den elektronischen Münzdatensatz repräsentiert wird, auszugeben. Dies stellt einen wesentlichen Unterschied zwischen maskierte elektronischn Münzdatensätze und (nicht maskierte)elektronische Münzdatensätze dar und ist der Kern der hier vorliegenden Erfindung. Der maskierte elektronische Münzdatensatz ist einzigartig und eindeutig einem elektronischen Münzdatensatz zuzuordnen, also einerl-zu-1 Beziehung. Das Maskieren des elektronischen Münzdatensatzes erfolgt bevorzugt durch eine Recheneinheit des Endgeräts innerhalb des Endgeräts das auch den zumindest einen elektronische Münzdatensatz aufweist. Alternativ kann das Maskieren durch eine Recheneinheit des Endgeräts, das den elektronischen Münzdatensatz empfängt, erfolgen.A corresponding masked electronic coin data record is assigned to each electronic coin data record. The knowledge of a masked electronic coin data record does not entitle one to dispense the digital money which is represented by the electronic coin data record. This represents an essential difference between masked electronic coin data records and (unmasked) electronic coin data records and is the core of the present invention. The masked electronic coin data record is unique and can be clearly assigned to an electronic coin data record, i.e. a 1-to-1 relationship. The electronic coin data set is preferably masked by a computing unit of the terminal within the terminal which also has the at least one electronic coin data set. Alternatively, the masking can be done by a computing unit of the terminal that receives the electronic coin data record.
Dieser maskierte elektronische Münzdatensatz wird durch Anwenden einer homomorphen Einwegfunktion, insbesondere einer homomorphen kryptographischen Funktion, erhalten. Diese Funktion ist eine Einwegfunktion, also eine mathematische Funktion, die komplexitätstheoretisch „leicht“ berechenbar, aber „schwer“ bis praktisch unmöglich umzukehren ist. Hierbei wird unter Einwegfunktion auch eine Funktion bezeichnet, zu der bislang keine in angemessener Zeit und mit vertretbarem Aufwand praktisch ausführbare Umkehrung bekannt ist. Somit ist die Berechnung eines maskierten elektronischen Münzdatensatzes aus einem elektronischen Münzdatensatz vergleichbar mit der Generierung eines öffentlichen Schlüssels in einem Verschlüsselungsverfahren über eine Restklassengruppe. Vorzugsweise wird eine Einwegfunktion verwendet, die auf eine Gruppe operiert, in der das diskrete Logarithmusproblem schwer zu lösen ist, wie z. B. ein kryptographisches Verfahren analog einer elliptischer-Kurve-Verschlüsselung, kurz ECC, aus einem privaten Schlüssel eines entsprechenden Kryptographieverfahrens. Die umgekehrte Funktion, also die Erzeugung eines elektronischen Münzdatensatzes aus einem maskierten elektronischen Münzdatensatzes, ist dabei - äquivalent zur Erzeugung des privaten Schlüssels aus einem öffentlichen Schlüssel in einem Verschlüsselungsverfahren über einer Restklassengruppe - sehr zeitintensiv. Wenn im vorliegenden Dokument von Summen und Differenzen oder anderen mathematischen Operationen die Rede ist, dann sind dabei im mathematischen Sinn die jeweiligen Operationen auf der entsprechenden mathematischen Gruppe zu verstehen, beispielsweise der Gruppe der Punkte auf einer elliptischen Kurve.This masked electronic coin data set is obtained by applying a homomorphic one-way function, in particular a homomorphic cryptographic function. This function is a one-way function, i.e. a mathematical function that is “easily” computable in terms of complexity theory, but “difficult” or practically impossible to reverse. Here, a one-way function is also referred to as a function for which no reversal that can be practically carried out in a reasonable time and with reasonable effort is known. The calculation of a masked electronic coin data record from an electronic coin data record is thus comparable to the generation of a public key in an encryption process using a residual class group. Preferably, a one-way function is used which operates on a group in which the discrete logarithm problem is difficult to solve, such as e.g. B. a cryptographic method analogous to an elliptical curve encryption, ECC for short, from a private key of a corresponding cryptography method. The reverse function, i.e. the generation of an electronic coin data record from a masked electronic coin data record, is very time-consuming - equivalent to generating the private key from a public key in an encryption process over a residual class group. When sums and differences or other mathematical operations are mentioned in the present document, the respective operations on the corresponding mathematical group are to be understood in the mathematical sense, for example the group of points on an elliptical curve.
Die Einwegfunktion ist homomorph, also ein kryptographisches Verfahren, welches über Homomorphie-Eigenschaften verfügt. Somit können mit dem maskierten elektronischen Münzdatensatz mathematische Operationen durchgeführt werden, die parallel dazu auch auf dem (unmaskierten) elektronischen Münzdatensatz durchgeführt und somit nachvollzogen werden können. Mit Hilfe der homomorphen Einwegfunktion können Berechnungen mit maskierten elektronischen Münzdatensätzen in der Überwachungsinstanz nachvollzogen werden, ohne dass die entsprechenden (unmaskierten) elektronischen Münzdatensätze dort bekannt sind. Daher können bestimmte Berechnungen mit elektronischen Münzdatensätzen, beispielsweise für ein Verarbeiten des (unmaskierten) elektronischen Münzdatensatzes (zum Beispiel Aufteilen oder Verbinden), auch parallel mit den dazugehörigen maskierten elektronischen Münzdatensätzen nachgewiesen werden, beispielsweise zu Validierungsprüfungen oder zur Überprüfung über die Rechtmäßigkeit des jeweiligen elektronischen Münzdatensatzes. Die Homomorphie-Eigenschaften treffen zumindest auf Additions- und Subtraktionsoperationen zu, sodass ein Aufteilen oder Kombinieren (=Verbinden) von elektronischen Münzdatensätzen auch mittels der entsprechend maskierten elektronischen Münzdatensätze in der Überwachungsinstanz festgehalten und von anfragenden Endgeräten und/ oder von der Überwachungsinstanz nachvollzogen werden kann, ohne Kenntnis über den monetären Betrag und das durchführende Endgerät zu erlangen.The one-way function is homomorphic, i.e. a cryptographic method that has homomorphic properties. Thus, mathematical operations can be carried out with the masked electronic coin dataset, which can also be carried out in parallel on the (unmasked) electronic coin dataset and can therefore be reproduced. With the help of the homomorphic one-way function, calculations with masked electronic coin data records can be carried out in the monitoring instance can be reproduced without the corresponding (unmasked) electronic coin data records being known there. Therefore, certain calculations with electronic coin data records, for example for processing the (unmasked) electronic coin data record (e.g. splitting or combining), can also be verified in parallel with the associated masked electronic coin data records, e.g. for validation checks or to check the legality of the respective electronic coin data record . The homomorphism properties apply at least to addition and subtraction operations, so that splitting or combining (= connecting) electronic coin data sets can also be recorded in the monitoring instance by means of the correspondingly masked electronic coin data sets and can be traced by requesting end devices and / or by the monitoring instance, without knowing the monetary amount and the performing terminal.
Die Homomorphie-Eigenschaft ermöglicht es also, eine Eintragung von gültigen und ungültigen elektronischen Münzdatensätzen auf Basis ihrer maskierten elektronischen Münzdatensätze in einer Überwachungsinstanz zu führen ohne Kenntnis der elektronischen Münzdatensätze, auch wenn diese elektronische Münzdatensätze verarbeitet werden (aufgeteilt, verbunden, umschalten). Dabei wird sichergestellt, dass kein zusätzlicher monetärer Betrag geschaffen wurde oder dass eine Identität des Endgeräts in der Überwachungsinstanz festgehalten wird. Das Maskieren ermöglicht somit dabei ein hohes Maß an Sicherheit, ohne einen Einblick in den monetären Betrag oder das Endgerät zu geben. Somit ergibt sich ein zweischichtiges Bezahlsystem. Zum einen existiert die Verarbeitungsschicht in der maskierte elektronische Datensätze geprüft werden und zum anderen die Direkttransaktionsschicht in der zumindest zwei Endgeräte elektronische Münzdatensätze übertragen.The homomorphism property therefore makes it possible to enter valid and invalid electronic coin data records on the basis of their masked electronic coin data records in a monitoring instance without knowledge of the electronic coin data records, even if these electronic coin data records are processed (divided, connected, switched). This ensures that no additional monetary amount has been created or that an identity of the terminal is recorded in the monitoring instance. Masking thus enables a high level of security without giving any insight into the monetary amount or the end device. This results in a two-tier payment system. On the one hand there is the processing layer in which masked electronic data records are checked and on the other hand there is the direct transaction layer in which at least two terminals transmit electronic coin data records.
Während die elektronischen Münzdatensätze für direktes Bezahlen zwischen zwei Endgeräten verwendet werden, werden die maskierten Münzdatensätze in der Überwachungsinstanz registriert.While the electronic coin data records are used for direct payment between two terminals, the masked coin data records are registered in the monitoring instance.
Der Schritt des Umschaltens des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes umfasst die folgenden Teilschritte:
- - Generieren eines umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatzes im zweiten Endgerät aus dem übertragenen Münzdatensatz, wobei
- - ein Verschleierungsbetrag für den umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz unter Verwendung eines übertragenen Verschleierungsbetrags des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes im zweiten Endgerät erzeugt wird; und
- - der übertragene monetäre Betrag des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes als monetärer Betrag für den umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz verwendet wird.
- - Generating an electronic coin data set to be switched in the second terminal from the transmitted coin data set, wherein
- a concealment amount for the electronic coin data record to be switched is generated in the second terminal using a transmitted concealment amount of the transmitted electronic coin data record; and
- the transmitted monetary amount of the transmitted electronic coin data set is used as the monetary amount for the electronic coin data set to be switched.
Beim Übertragen des elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät auf das zweite Endgerät haben somit zwei Endgeräte Kenntnis über den elektronischen Münzdatensatz. Um zu verhindern, dass das sendende erste Endgerät den elektronischen Münzdatensatz bei einem anderen (dritten) Endgerät ebenfalls zum Bezahlen verwendet, wird ein Umschalten des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät auf das zweite Endgerät ausgeführt. Das Umschalten kann bevorzugt automatisch beim Empfangen eines elektronischen Münzdatensatzes geschehen. Zusätzlich kann es auch auf Anforderung, beispielsweise eines Befehls vom ersten und/ oder zweiten Endgerät, geschehen.When the electronic coin data record is transferred from the first terminal to the second terminal, two terminals are thus aware of the electronic coin data record. In order to prevent the sending first terminal device from also using the electronic coin data record for another (third) terminal device for payment, the transmitted electronic coin data record is switched from the first terminal device to the second terminal device. Switching can preferably take place automatically when receiving an electronic coin data record. In addition, it can also be done on request, for example a command from the first and / or second terminal.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Generieren ein Erzeugen eines In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Generieren ein Erzeugen eines Verschleierungsbetrags für den umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz, vorzugsweise unter Verwendung des Verschleierungsbetrags des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes in Verbindung mit einem neuen Verschleierungsbetrag, beispielsweise einer Zufallszahl. Bevorzugt ergibt sich der Verschleierungsbetrag des umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatzes als Summe aus dem Verschleierungsbetrag des übertragenen elektronischen Münzdatensatz und der Zufallszahl, die als neuer, also zusätzlicher Verschleierungsbetrag dient. Des Weiteren wird der monetäre Betrag des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes bevorzugt als monetärer Betrag für den umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz verwendet. Somit wird kein weiteres Geld generiert, die monetären Beträge beider Münzdatensätze sind identisch.In a preferred embodiment, the generation includes generating a In a preferred embodiment, the generation includes generating a concealment amount for the electronic coin data set to be switched, preferably using the concealment amount of the transmitted electronic coin data set in conjunction with a new concealment amount, for example a random number. The concealment amount of the electronic coin data record to be switched is preferably obtained as the sum of the concealment amount of the transmitted electronic coin data record and the random number that serves as the new, that is, additional concealment amount. Furthermore, the monetary amount of the transmitted electronic coin dataset is preferably used as the monetary amount for the electronic coin dataset to be switched. This means that no further money is generated, the monetary amounts of both coin data sets are identical.
Das Registrieren nach dem Umschalten-Schritt führt dazu, dass der vom ersten Endgerät gesendete elektronische Münzdatensatz ungültig wird und bei einem zweiten Ausgeben-Versuch des ersten Endgeräts als entsprechend ungültig erkannt wird. Der vom zweiten Endgerät generierte (weitere) Münzdatensatz wird nach erfolgreichem Durchlaufen der Prüfungen gültig.The registration after the switching step has the result that the electronic coin data set sent by the first terminal becomes invalid and is recognized as correspondingly invalid on a second dispensing attempt by the first terminal. The (further) coin data set generated by the second terminal device becomes valid after the tests have been successfully completed.
Beim Umschalten, auch „switch“ genannt, ergibt also der vom ersten Endgerät erhaltene elektronische Münzdatensatz einen neuen elektronischen Münzdatensatz bevorzugt mit gleichem monetären Betrag, dem sogenannten umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz. Der neue elektronische Münzdatensatz wird vom zweiten Endgerät generiert vorzugsweise indem der monetäre Betrag des erhaltenen elektronischen Münzdatensatzes als monetärer Betrag des umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatzes verwendet wird. Dabei wird ein neuer Verschleierungsbetrag, beispielsweise eine Zufallszahl, generiert, Der neue Verschleierungsbetrag wird beispielsweise zum Verschleierungsbetrag des erhaltenen elektronischen Münzdatensatzes addiert, damit die Summe beider Verschleierungsbeträge (neu und erhalten) als Verschleierungsbetrag des umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatzes dient. Nach dem Umschalten wird bevorzugt der erhaltene elektronische Münzdatensatz und der umzuschaltende elektronische Münzteildatensatz im Endgerät durch Anwenden der homomorphen Einwegfunktion auf jeweils den erhaltenen elektronischen Münzdatensatz und den umzuschaltenden elektronischen Münzteildatensatz maskiert, um entsprechend einen maskierten erhaltenen elektronischen Münzdatensatz und einen maskierten umzuschaltenden elektronischen Münzteildatensatz zu erhalten. Des Weiteren werden bevorzugt zusätzliche Informationen, die zum Registrieren des Umschaltens des maskierten elektronischen Münzdatensatzes in der entfernten Überwachungsinstanz benötigt werden, im Endgerät berechnet. Bevorzugt beinhalten die zusätzlichen Informationen einen Bereichsnachweis über den maskierten umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz und einen Bereichsnachweis über den maskierten erhaltenen elektronischen Münzdatensatz. Bei dem Bereichsnachweis handelt es sich um einen Nachweis, dass der monetäre Wert des elektronischen Münzdatensatzes nicht negativ ist, der elektronische Münzdatensatz gültig erstellt und/ oder der monetäre Wert und der Verschleierungsbetrag des elektronischen Münzdatensatzes dem Ersteller des Bereichsnachweises bekannt sind. Insbesondere dient der Bereichsnachweis dazu, diese(n) Nachweis(e) zu führen ohne den monetären Wert und/oder den Verschleierungsbetrag des maskierten elektronischen Münzdatensatzes zu offenbaren. Diese Bereichsnachweise werden auch „Zero-Knowledge-Range-Proofs“ genannt. Bevorzugt werden als Bereichsnachweis Ringsignaturen verwendet. Anschließend erfolgt ein Registrieren des Umschaltens des maskierten elektronischen Münzdatensatzes in der entfernten Überwachungsinstanz.When switching, also called “switch”, the electronic coin data record received from the first terminal results in a new electronic coin data record, preferably with the same monetary amount, the so-called electronic coin data record to be switched. The new electronic coin data record is generated by the second terminal, preferably by using the monetary amount of the received electronic coin data record as the monetary amount of the electronic coin data record to be switched. A new concealment amount, for example a random number, is generated. The new concealment amount is added, for example, to the concealment amount of the received electronic coin data record so that the sum of both concealment amounts (new and received) serves as the concealment amount of the electronic coin data record to be switched. After switching, the electronic coin data set received and the electronic coin part data set to be switched are preferably masked in the terminal by applying the homomorphic one-way function to the respective electronic coin data set received and the electronic coin part data set to be switched in order to obtain a masked received electronic coin data set and a masked electronic coin part data set to be switched accordingly. Furthermore, additional information which is required for registering the switching of the masked electronic coin data record in the remote monitoring entity is preferably calculated in the terminal. The additional information preferably contains an area proof of the masked electronic coin data record to be switched over and a region proof of the masked electronic coin data record obtained. The area evidence is evidence that the monetary value of the electronic coin data record is not negative, the electronic coin data record is validly created and / or the monetary value and the concealment amount of the electronic coin data record are known to the creator of the area evidence. In particular, the area verification serves to provide this verification (s) without revealing the monetary value and / or the concealment amount of the masked electronic coin data record. These proofs of range are also called “zero knowledge range proofs”. Ring signatures are preferably used as area evidence. The switching of the masked electronic coin data record is then registered in the remote monitoring entity.
Dieses Umschalten ist notwendig, um den vom ersten Endgerät erhaltenen elektronischen Münzdatensatz zu invalidieren (ungültig machen), um ein doppeltes Ausgeben zu vermeiden. Denn, solange der erlektronische Münzdatensatz nicht umgeschaltet ist, kann - da das erste Endgerät in Kenntnis des elektronischen Münzdatensatzes und somit noch in dessen Besitz ist - das erste Endgerät diesen erhaltene elektronische Münzdatensatz an ein drittes Endgerät weitergeben. Das Umschalten wird beispielsweise durch Hinzufügen eines neuen Verschleierungsbetrags zum Verschleierungsbetrag des erhaltenen elektronischen Münzdatensatz abgesichert, wodurch ein Verschleierungsbetrag erhalten wird, den nur das zweite Endgerät kennt. Neu geschaffene Verschleierungsbeträge müssen eine hohe Entropie aufweisen, da sie als Blendungsfaktor für die entsprechenden maskierten elektronischen Münzteildatensätze verwendet werden. Bevorzugt wird dazu ein Zufallszahlengenerator auf dem Endgerät verwendet. Diese Absicherung kann in der Überwachungsinstanz nachverfolgt werden.This switching is necessary in order to invalidate (invalidate) the electronic coin data set received from the first terminal in order to avoid double spending. Because, as long as the electronic coin data record is not switched over, the first terminal can pass this received electronic coin data record on to a third device - since the first terminal is aware of the electronic coin data record and is therefore still in its possession. Switching is secured, for example, by adding a new concealment amount to the concealment amount of the electronic coin data record obtained, whereby a concealment amount is obtained that only the second terminal device knows. Newly created obfuscation amounts must have a high entropy, since they are used as a dazzle factor for the corresponding masked electronic coin part data records. A random number generator on the terminal is preferably used for this purpose. This protection can be tracked in the monitoring instance.
Beim Schritt des Aufteilens wird der elektronische Münzdatensatz des zweiten Endgeräts in den ersten elektronischen Münzteildatensatz und den zweiten elektronischen Münzteildatensatz aufgeteilt. Das Aufteilen geschieht vorzugsweise, indem zum Einen ein monetärer Teilbetrag sowie ein Teilverschleierungsbetrag für den ersten elektronischen Münzdatensatz festgelegt wird (die jeweils zwischen 0 und dem erhaltenen monetären Betrag bzw. Verschleierungsbetrag liegen) und zum Anderen der monetäre Betrag des zweiten elektronischen Münzteildatensatzes als Differenz aus dem erhaltenen monetären Betrag und dem monetären Teilbetrag des ersten elektronischen Münzteildatensatzes, sowie der Verschleierungsbetrag des zweiten elektronischen Münzteildatensatzes als Differenz aus dem erhaltenen Verschleierungsbetrag und dem Teilverschleierungsbetrag des ersten elektronischen Münzteildatensatzes berechnet wird. Nach dem Aufteilen wird der aufzuteilende elektronische Münzdatensatz, der erste elektronische Münzteildatensatz und der zweite elektronische Münzteildatensatz im zweiten Endgerät durch jeweiliges Anwenden der homomorphen Einwegfunktion maskiert, um entsprechend einen maskierten aufzuteilenden elektronischen Münzdatensatz, einen maskierten ersten elektronischen Münzteildatensatz und einen maskierten zweiten elektronischen Münzteildatensatz zu erhalten. Des Weiteren werden zusätzliche Informationen, die zum Registrieren des Aufteilens des maskierten elektronischen Münzdatensatzes in der entfernten Überwachungsinstanz benötigt werden, im Endgerät berechnet. Bevorzugt beinhalten die zusätzlichen Informationen einen Bereichsnachweis über den maskierten aufzuteilenden elektronischen Münzdatensatz, einen Bereichsnachweis über den maskierten ersten elektronischen Münzdatensatz und einen Bereichsnachweis über den maskierten zweiten elektronischen Münzdatensatz. Bei dem Bereichsnachweis handelt es sich um einen Nachweis, dass der monetäre Wert des elektronischen Münzdatensatzes nicht negativ ist, der elektronische Münzdatensatz gültig erstellt und/ oder der monetäre Wert und der Verschleierungsbetrag des elektronischen Münzdatensatzes dem Ersteller des Bereichsnachweises bekannt sind. Insbesondere dient der Bereichsnachweis dazu, diese(n) Nachweis zu führen ohne den monetären Wert und/oder den Verschleierungsbetrag des maskierten elektronischen Münzdatensatzes zu offenbaren. Diese Bereichsnachweise werden auch „Zero-Knowledge-Range-Proofs“ genannt. Bevorzugt werden als Bereichsnachweis Ringsignaturen verwendet. Anschließend erfolgt ein Registrieren des Aufteilens des maskierten elektronischen Münzdatensatzes in der entfernten Überwachungsinstanz. Auf diese Weise können zu übertragende monetäre Beträge an den entsprechenden Bedarf angepasst werden. Ein Endgeräte-Besitzer ist nicht gezwungen, stets den gesamten monetären Betrag an ein weiteres Endgerät weiterzugeben.In the dividing step, the electronic coin data record of the second terminal is divided into the first electronic coin partial data record and the second electronic coin partial data record. The splitting is preferably done in that, on the one hand, a monetary partial amount and a partial concealment amount is specified for the first electronic coin data record (each between 0 and the received monetary amount or concealment amount) and, on the other hand, the monetary amount of the second electronic coin partial data record as the difference from the obtained monetary amount and the monetary partial amount of the first electronic coin part data set, and the concealment amount of the second electronic coin part data set is calculated as the difference between the received concealment amount and the partial concealment amount of the first electronic coin part data set. After the division, the electronic coin data set to be divided, the first electronic coin part data set and the second electronic coin part data set are masked in the second terminal by applying the homomorphic one-way function in each case in order to obtain a masked electronic coin data set to be divided, a masked first electronic coin part data set and a masked second electronic coin part data set . Furthermore, additional information that is required for registering the division of the masked electronic coin data record in the remote monitoring entity is calculated in the terminal. The additional information preferably includes an area evidence of the masked electronic coin data record to be split, an area evidence of the masked first electronic coin data record and an area evidence of the masked second electronic coin data record. The area evidence is evidence that the monetary value of the electronic coin data record is not negative, the electronic coin data record is validly created and / or the monetary value and the concealment amount of the electronic coin data record is passed on to the creator of the Area evidence are known. In particular, the area verification is used to provide this verification (s) without revealing the monetary value and / or the concealment amount of the masked electronic coin data record. These proofs of range are also called “zero knowledge range proofs”. Ring signatures are preferably used as area evidence. Subsequently, the division of the masked electronic coin data set is registered in the remote monitoring entity. In this way, monetary amounts to be transferred can be adapted to the corresponding needs. A terminal owner is not forced to always pass on the entire monetary amount to another terminal.
Das Aufteilen und anschließende Registrieren hat den Vorteil, dass ein Besitzer des zumindest einen elektronischen Münzdatensatzes nicht gezwungen ist, stets den gesamten monetären Betrag auf einmal zu übertragen, sondern nunmehr entsprechende Unterbeträge zu übertragen. Der Geldwert kann ohne Einschränkungen aufgeteilt werden, solange alle elektronische Münzdatenteilsätze einen positiven monetären Betrag aufweisen, der kleiner ist als der monetäre Betrag des elektronische Münzdatensatzes, von dem aus aufgeteilt wird und die Summe der elektronischen Münzteildatensätze gleich dem aufzuteilenden elektronischen Münzteildatensatzes ist. Alternativ oder zusätzlich können feste Denominationen genutzt werden. Alternativ kann der Verschleierungsbetrag außerhalb des Endgeräts generiert werden und über einen (sicheren) Kommunikationskanal bezogen werden. Bevorzugt wird dazu ein Zufallszahlengenerator auf dem Endgerät verwendet. Um alle Prüfungen zu verfolgen, kann die Überprüfungsinstanz beispielsweise in entsprechenden Stellen die Teilschritte der Überwachungsinstanz vermerken, wobei dazu auch Markierungen, englisch Flags, gesetzt werden, um Zwischenstadien zu dokumentieren. Bevorzugt wird nach erfolgreichem Erfüllen der Prüfungen, die für den Aufteilen-Befehl relevant sind, also bei entsprechender Vollständigkeit der Markierungen, der (maskierte) erste elektronische Münzteildatensatz und (maskierte) zweite elektronische Münzteildatensatz als gültig markiert. Dabei wird automatisch der (maskierte) aufzuteilende elektronische Münzdatensatz ungültig. Bevorzugt teilt die Überwachungsinstanz das Ergebnis des Ausführens des Aufteilen-Befehls dem „befehlenden“ Endgerät mit, d.h. welche der involvierten maskierten elektronischen Münzdatensätze nach Ausführen des Aufteilen-Befehls gültig sind.The splitting and subsequent registration has the advantage that an owner of the at least one electronic coin data record is not forced to always transfer the entire monetary amount at once, but instead to transfer corresponding sub-amounts. The monetary value can be divided without restrictions as long as all electronic coin data sub-records have a positive monetary amount that is less than the monetary amount of the electronic coin data record from which the division is made and the sum of the electronic coin sub-data records is equal to the electronic coin sub-data record to be divided. Alternatively or additionally, fixed denominations can be used. Alternatively, the concealment amount can be generated outside of the terminal and obtained via a (secure) communication channel. A random number generator on the terminal is preferably used for this purpose. In order to keep track of all checks, the checking instance can, for example, note the sub-steps of the monitoring instance in appropriate places, with markings, English flags, also being set for this purpose in order to document intermediate stages. After successfully completing the checks that are relevant for the split command, that is, if the markings are complete, the (masked) first electronic coin part data record and (masked) second electronic coin part data record are preferably marked as valid. The (masked) electronic coin data set to be split automatically becomes invalid. The monitoring instance preferably notifies the "commanding" terminal of the result of executing the split command, i.e. which of the masked electronic coin data sets involved are valid after the split command has been executed.
Beim Schritt des Verbindens von elektronischen Münzdatensätzen ein weiterer elektronischer Münzdatensatz (verbundener elektronischer Münzdatensatz) aus einem ersten und einem zweiten elektronischen Münzdatensatz bestimmt. Dabei wird der Verschleierungsbetrag für den zu verbindenden elektronischen Münzdatensatz durch Bilden der Summe aus den jeweiligen Verschleierungsbeträgen des ersten und des zweiten elektronischen Münzdatensatzes berechnet. Weiterhin wird vorzugsweise der monetäre Betrag für den verbundenen elektronischen Münzdatensatz durch Bilden der Summe aus den jeweiligen monetären Beträgen des ersten und des zweiten elektronischen Münzdatensatzes berechnet.In the step of connecting electronic coin data sets, a further electronic coin data set (connected electronic coin data set) is determined from a first and a second electronic coin data set. The concealment amount for the electronic coin data set to be linked is calculated by forming the sum from the respective concealment amounts of the first and second electronic coin data sets. Furthermore, the monetary amount for the connected electronic coin dataset is preferably calculated by forming the sum from the respective monetary amounts of the first and the second electronic coin dataset.
Nach dem Verbinden wird der erste elektronische Münzdatensatz, der zweite elektronische Münzdatensatz, sowie der zu verbindende elektronische Münzdatensatz im (ersten und/ oder zweiten) Endgerät durch Anwenden der homomorphen Einwegfunktion auf jeweils den ersten elektronischen Münzdatensatz, den zweiten elektronischen Münzdatensatz, sowie den zu verbindenden elektronischen Münzdatensatz maskiert, um entsprechend einen maskierten ersten elektronischen Münzdatensatz, einen maskierten zweiten elektronischen Münzdatensatz, sowie einen maskierten zu verbindenden elektronischen Münzdatensatz zu erhalten. Des Weiteren werden zusätzliche Informationen, die zum Registrieren des Verbindens der maskierten elektronischen Münzdatensätze in der entfernten Überwachungsinstanz benötigt werden, im Endgerät berechnet. Bevorzugt beinhalten die zusätzlichen Informationen einen Bereichsnachweis über den maskierten ersten elektronischen Münzdatensatz und einen Bereichsnachweis über den maskierten zweiten elektronischen Münzdatensatz. Bei dem Bereichsnachweis handelt es sich um einen Nachweis, dass der monetäre Wert des elektronischen Münzdatensatzes nicht negativ ist, der elektronische Münzdatensatz gültig erstellt und/ oder der monetäre Wert und der Verschleierungsbetrag des elektronischen Münzdatensatzes dem Ersteller des Bereichsnachweises bekannt sind. Insbesondere dient der Bereichsnachweis dazu, diese(n) Nachweis zu führen ohne den monetären Wert und/oder den Verschleierungsbetrag des maskierten elektronischen Münzdatensatzes zu offenbaren. Diese Bereichsnachweise werden auch „Zero-Knowledge-Range-Proofs“ genannt. Bevorzugt werden als Bereichsnachweis Ringsignaturen verwendet. Anschließend erfolgt ein Registrieren des Verbindens der beiden maskierten elektronischen Münzdatensätze in der entfernten Überwachungsinstanz.After connecting, the first electronic coin data set, the second electronic coin data set and the electronic coin data set to be connected are saved in the (first and / or second) terminal by applying the homomorphic one-way function to the first electronic coin data set, the second electronic coin data set and the one to be connected electronic coin data record masked in order to obtain a masked first electronic coin data record, a masked second electronic coin data record, and a masked electronic coin data record to be connected accordingly. Furthermore, additional information that is required for registering the connection of the masked electronic coin data records in the remote monitoring entity is calculated in the terminal. The additional information preferably includes an area evidence of the masked first electronic coin data record and an area evidence of the masked second electronic coin data record. The area evidence is evidence that the monetary value of the electronic coin data record is not negative, the electronic coin data record is validly created and / or the monetary value and the concealment amount of the electronic coin data record are known to the creator of the area evidence. In particular, the area verification is used to provide this verification (s) without revealing the monetary value and / or the concealment amount of the masked electronic coin data record. These proofs of range are also called “zero knowledge range proofs”. Ring signatures are preferably used as area evidence. The connection of the two masked electronic coin data records is then registered in the remote monitoring entity.
Mit dem Befehl bzw. Schritt des Verbindens können zwei elektronische Münzdatensätze zusammengefasst werden. Dabei werden die monetären Beträge sowie auch die Verschleierungsbeträge addiert. Wie beim Aufteilen kann somit auch beim Verbinden eine Validität der beiden ursprünglichen Münzdatensätze durchgeführt werden.With the command or step of connecting two electronic coin data sets can be combined. The monetary amounts as well as the obfuscation amounts are added up. As with dividing, the two original coin data records can also be validated when combining.
Ein Hauptunterscheidungsmerkmal dieses Erfindungskonzepts gegenüber bekannten Lösungen ist, dass die Überwachungsinstanz nur (also ausschließlich) Kenntnis über die maskierten elektronischen Münzdatensätze und eine Liste mit Verarbeitungen bzw. Änderungen an dem maskierten elektronischen Münzdatensatz führt. Der tatsächliche Zahlungsverkehr wird in der Überwachungsinstanz nicht registriert und findet in einer Direkttransaktionsschicht direkt zwischen Endgeräten statt.A main distinguishing feature of this inventive concept compared to known solutions is that the monitoring instance only (that is, exclusively) maintains knowledge of the masked electronic coin data records and a list of processing or changes to the masked electronic coin data record. The actual payment transactions are not registered in the monitoring instance and take place in a direct transaction layer directly between terminals.
Erfindungsgemäß ist demnach ein zweischichtiges Bezahlsystem aus einer Direktbezahltransaktionsschicht, zum direkten Austauschen von (unmaskierten) elektronischen Münzdatensätzen und einer Überwachungsschicht, welche auch als „Verschleierterelektronischer-Datensatz-Ledger“ bezeichnet werden kann, vorgesehen. In der Überwachungsinstanz der Überprüfungsschicht, werden keine Bezahltransaktionen festgehalten, sondern ausschließlich maskierte elektronische Münzdatensätze und deren Verarbeitungen zum Zweck der Verifizierung der Gültigkeit von (unmaskierten) elektronischen Münzdatensätzen. So wird die Anonymität der Teilnehmer des Bezahlsystems gewährleistet. Die Überwachungsinstanz gibt Auskunft über gültige und ungültige elektronische Münzdatensätze, um beispielsweise eine Mehrfach-Ausgabe des gleichen elektronischen Münzdatensatzes zu vermeiden oder die Echtheit des elektronischen Münzdatensatzes als gültig herausgegebenes elektronisches Geld zu verifizieren.According to the invention, a two-layer payment system consisting of a direct payment transaction layer for the direct exchange of (unmasked) electronic coin data records and a monitoring layer, which can also be referred to as a “veiled electronic data record ledger”, is provided. In the monitoring instance of the verification layer, no payment transactions are recorded, only masked electronic coin data records and their processing for the purpose of verifying the validity of (unmasked) electronic coin data records. This guarantees the anonymity of the participants in the payment system. The monitoring instance provides information about valid and invalid electronic coin data sets, for example to avoid multiple issuance of the same electronic coin data set or to verify the authenticity of the electronic coin data set as validly issued electronic money.
Das erste und/ oder zweite Endgerät kann also in der Direktbezahltransaktionsschicht einem anderen Endgerät elektronische Münzdatensätze übertragen ohne Verbindung zur Überprüfungsinstanz, insbesondere wenn das Endgerät offline ist.The first and / or second terminal can thus transmit electronic coin data records to another terminal in the direct payment transaction layer without a connection to the checking entity, in particular when the terminal is offline.
Das erste und/ oder zweite Endgerät kann vorliegend ein Sicherheitselement aufweisen, in dem die elektronischen Münzdatensätze sicher abgelegt sind. Ein Sicherheitselement ist bevorzugt ein spezielles Computerprogrammprodukt, insbesondere in Form einer abgesicherten Laufzeitumgebung innerhalb eines Betriebssystems eines Endgeräts, englisch Trusted Execution Environments, TEE, gespeichert auf einem Datenspeicher, beispielsweise eines mobilen Endgeräts, einer Maschine, vorzugsweise Bankautomat. Alternativ ist das Sicherheitselement beispielsweise als spezielle Hardware, insbesondere in Form eines gesicherten Hardware-Plattform-Moduls, englisch Trusted Platform Module, TPM oder als ein eingebettetes Sicherheitsmodul, eUICC, eSIM, ausgebildet. Das Sicherheitselement stellt eine vertrauenswürdige Umgebung bereit.In the present case, the first and / or second terminal can have a security element in which the electronic coin data records are securely stored. A security element is preferably a special computer program product, in particular in the form of a secured runtime environment within an operating system of a terminal, English Trusted Execution Environments, TEE, stored on a data memory, for example a mobile terminal, a machine, preferably an ATM. Alternatively, the security element is designed, for example, as special hardware, in particular in the form of a secured hardware platform module, English Trusted Platform Module, TPM or as an embedded security module, eUICC, eSIM. The security element provides a trustworthy environment.
Die Kommunikation zwischen zwei Endgeräten kann drahtlos oder drahtgebunden, oder z.B. auch auf optischem Weg, bevorzugt über QR-Code oder Barcode, erfolgen und kann als ein gesicherter Kanal ausgebildet sein. Der optische Weg kann beispielsweise die Schritte des Generierens einer optischen Codierung, insbesondere einer 2D-Codierung, vorzugsweise ein QR-Code, und des Einlesens der optischen Codierung umfassen. Somit ist der Austausch des elektronischen Münzdatensatzes beispielsweise durch kryptografische Schlüssel gesichert, beispielsweise einem für einen elektronischen Münzdatensatz-Austausch ausgehandelten Sitzungsschlüssel oder einem symmetrischen oder asymmetrischen Schlüsselpaar.The communication between two terminals can be wireless or wired, or e.g. also take place optically, preferably via QR code or barcode, and can be designed as a secure channel. The optical path can include, for example, the steps of generating an optical coding, in particular a 2D coding, preferably a QR code, and reading in the optical coding. The exchange of the electronic coin data record is thus secured, for example, by cryptographic keys, for example a session key negotiated for an electronic coin data record exchange or a symmetrical or asymmetrical key pair.
Durch das Kommunizieren zwischen Endgeräten, beispielsweise über ihre Sicherheitselemente, werden die ausgetauschten elektronischen Münzdatensätze vor Diebstahl oder Manipulation geschützt. Die Ebene der Sicherheitselemente ergänzt so die Sicherheit etablierter Blockchain-Technologie.By communicating between end devices, for example via their security elements, the exchanged electronic coin data sets are protected against theft or manipulation. The security element level thus complements the security of established blockchain technology.
Darüber hinaus ist es vom Vorteil, dass die elektronischen Münzdatensätze in beliebiger Formatierung übertragen werden können. Dies impliziert, dass sie auf beliebigen Kanälen kommuniziert, also übertragen werden können. Sie müssen nicht in einem festgelegten Format oder in einem bestimmten Programm gespeichert werden.In addition, it is advantageous that the electronic coin data records can be transmitted in any format. This implies that it communicates on any channel, i.e. that it can be transmitted. They do not need to be saved in a specific format or in a specific program.
Als ein Endgerät wird insbesondere ein mobiles Telekommunikationsendgerät, beispielsweise ein Smartphone angesehen. Alternativ oder zusätzlich kann das Endgerät auch ein Gerät, wie Wearable, Smartcard, Maschine, Werkzeug, Automat oder auch Behälter bzw. Fahrzeug sein. Ein erfindungsgemäßes Endgerät ist somit entweder stationär oder mobil.In particular, a mobile telecommunication terminal, for example a smartphone, is regarded as a terminal. As an alternative or in addition, the terminal can also be a device such as a wearable, smart card, machine, tool, machine or container or vehicle. A terminal according to the invention is therefore either stationary or mobile.
Das Endgerät ist vorzugsweise ausgebildet, das Internet und/ oder andere öffentliche oder private Netze zu nutzen. Dazu verwendet das Endgerät eine geeignete Verbindungstechnologie, beispielsweise Bluetooth, Lora, NFC und/ oder WiFi und weist wenigstens eine entsprechende Schnittstelle auf. Das Endgerät kann auch ausgebildet sein, mittels Zugang zu einem Mobilfunknetz mit dem Internet und/ oder anderen Netzen verbunden zu werden.The terminal is preferably designed to use the Internet and / or other public or private networks. For this purpose, the terminal uses a suitable connection technology, for example Bluetooth, Lora, NFC and / or WiFi and has at least one corresponding interface. The terminal can also be designed to be connected to the Internet and / or other networks by means of access to a cellular network.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das erste und/ oder zweite Endgerät bei dem aufgezeigten Verfahren die empfangenen elektronischen Münzdatensätze bei Vorliegen oder Empfang mehrerer elektronischer Münzdatensätze diese entsprechend ihrer monetären Wertigkeit abarbeitet. So kann vorgesehen sein, dass elektronische Münzdatensätze mit höherer monetärer Wertigkeit vor elektronische Münzdatensätze mit niedriger monetärer Wertigkeit verarbeitet. In einer Ausgestaltung kann das erste und/ oder zweite Endgerät ausgebildet sein, nach Empfang eines elektronischen Münzdatensatzes diesen in Abhängigkeit von beigefügter Information, beispielsweise einer Währung oder Denomination, mit bereits im zweiten Endgerät vorhandenem elektronischen Münzdatensatz zu verbinden und entsprechend einen Schritt des Verbindens auszuführen. Weiterhin kann das zweite Endgerät auch zum automatisierten Ausführen eines Umschaltens nach Empfang des elektronischen Münzdatensatzes vom ersten Endgerät ausgebildet sein.In one refinement, it can be provided that the first and / or second terminal in the method shown read the received electronic coin data records when several are present or received electronic coin data sets these processes according to their monetary value. It can thus be provided that electronic coin data sets with a higher monetary value are processed before electronic coin data sets with a lower monetary value. In one embodiment, the first and / or second terminal device can be designed to connect the electronic coin data record already present in the second terminal device to the electronic coin data record already present in the second terminal device, depending on the attached information, for example a currency or denomination, and to carry out a connection step accordingly. Furthermore, the second terminal can also be designed to automatically carry out a switchover after receiving the electronic coin data set from the first terminal.
In einer Ausgestaltung werden beim Übertragen weitere Informationen, insbesondere Metadaten, vom ersten Endgerät auf das zweite Endgerät übermittelt, beispielsweise eine Währung. Diese Information kann in einer Ausgestaltung vom elektronischen Münzdatensatz umfasst sein.In one embodiment, additional information, in particular metadata, is transmitted from the first terminal to the second terminal during transmission, for example a currency. In one embodiment, this information can be included in the electronic coin data record.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Verfahren die folgenden weiteren Schritte auf: Maskieren des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes im zweiten Endgerät durch Anwenden der homomorphen Einwegfunktion auf den übertragenen elektronischen Münzdatensatz; und Senden des maskierten übertragenen elektronischen Münzdatensatzes an die entfernte Überwachungsinstanz zum Prüfen der Validität des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes durch die entfernte Überwachungsinstanz. In diesem Fall wurde beispielsweise der gesamte monetäre Betrag im Rahmen des elektronischen Münzdatensatzes an das zweite Endgerät übertragen. Bevor ein Zahlungsempfänger diesen elektronischen Münzdatensatz akzeptiert, überprüft er gegebenenfalls dessen Gültigkeit. Zu diesem Zweck erzeugt das zweite Endgerät den maskierten übertragenen elektronischen Münzdatensatz, sendet diesen zur Überwachungsinstanz und fragt dabei bei der Überwachungsinstanz die Gültigkeit des elektronischen Münzdatensatzes ab. Die Überwachungsinstanz prüft nun, ob der maskierte übertragene elektronische Münzdatensatz überhaupt vorhanden ist und ob er weiterhin gültig ist, also nicht bereits durch ein anderes Endgerät verbraucht ist, um so Doppelausgaben zu vermeiden.In a preferred embodiment, the method has the following further steps: masking the transmitted electronic coin data record in the second terminal by applying the homomorphic one-way function to the transmitted electronic coin data record; and sending the masked transmitted electronic coin data set to the remote monitoring entity for the remote monitoring entity to check the validity of the transmitted electronic coin data set. In this case, for example, the entire monetary amount was transferred to the second terminal as part of the electronic coin data record. Before a payee accepts this electronic coin data record, he / she checks its validity if necessary. For this purpose, the second terminal generates the masked, transmitted electronic coin data record, sends it to the monitoring entity and in doing so asks the monitoring entity about the validity of the electronic coin data record. The monitoring instance now checks whether the masked, transmitted electronic coin data record is even present and whether it is still valid, i.e. has not already been used by another terminal, in order to avoid double spending.
In einer Ausgestaltung wird im zweiten Endgerät ein Nachweis erstellt. Der Nachweist umfasst eine Information über die Übereinstimmung des monetären Betrags des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes mit dem monetären Betrags des umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatzes. Vorzugsweise umfasst der Nachweis lediglich eine Information über die Übereinstimmung, nicht aber einen der monetären Beträge.In one embodiment, evidence is created in the second terminal. The evidence includes information about the correspondence of the monetary amount of the transmitted electronic coin data set with the monetary amount of the electronic coin data set to be switched. The proof preferably only includes information about the match, but not one of the monetary amounts.
Bevorzugt erfolgt während des Registrieren-Schrittes ein Verifizieren der elektronischen Münzdatensätze des ersten und/ oder zweiten Endgeräts in der bzw. durch die Überwachungsinstanz. Die Prüfung erfolgt in Abhängigkeit der der Verifikation vorangehenden Schritte, beispielsweise ob ein Schritt des Umschaltens, des Verbindens und/ oder des Aufteilens erfolgt ist. Dabei kann die Überwachungsinstanz beispielsweise die Gültigkeit der (maskierten) übertragenen und/oder aufzuteilenden und/oder ersten und zweiten elektronischen Münzdatensätzen prüfen. Dies ermöglicht es, festzustellen, ob die elektronischen Münzdatensätze zum ersten Mal verarbeitet werden. Falls die (maskierten) elektronischen Münzdatensätze nicht gültig sind (also insbesondere falls sie nicht in der Überwachungsinstanz vorliegen) kann das Registrieren nicht erfolgreich ausgeführt werden, zum Beispiel weil das Endgerät versucht einen elektronischen Münzdatensatz mehrfach auszugeben.The electronic coin data records of the first and / or second terminal device are preferably verified in or by the monitoring entity during the registration step. The check takes place as a function of the steps preceding the verification, for example whether a step of switching, connecting and / or dividing has taken place. The monitoring instance can for example check the validity of the (masked) transmitted and / or to be divided and / or first and second electronic coin data records. This makes it possible to determine whether the electronic coin records are being processed for the first time. If the (masked) electronic coin data sets are not valid (i.e. in particular if they are not present in the monitoring instance) the registration cannot be carried out successfully, for example because the terminal tries to issue an electronic coin data set several times.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Registrieren-Schritt nach dem Ausführen des Umschalten-Schritts beispielsweise das Versenden des vom Endgerät vorbereiteten Umschalten-Befehls an die Überwachungsinstanz. Bevorzugt enthält der Umschalten-Befehl den maskierten erhaltenen elektronischen Münzdatensatz, den maskierten umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz und bevorzugt weitere Informationen, die für Prüfungen in der Überwachungsinstanz gebraucht werden, enthält. Die weiteren Informationen dienen dem Nachweis des „befehlenden“ Endgerätes der Kenntnis des monetären Betrags und des Verschleierungsbetrags des erhaltenen elektronischen Münzdatensatzes ohne die Werte mitzuteilen, bevorzugt mittels eines kenntnisfreien Beweises, engl. zero knowledge proof. Die Überprüfungsinstanz prüft die Nachvollziehbarkeit des kenntnisfreien Beweises, die Gültigkeit des maskierten erhaltenen elektronischen Münzdatensatzes und dass der monetäre Betrag des erhaltenen elektronischen Münzdatensatzes gleichwertig mit dem monetären Betrag des umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatz ist. Um zu beweisen, dass nur ein neuer Verschleierungsbetrag zum Verschleierungsbetrag des erhaltenen elektronischen Münzdatensatz hinzugefügt wurde, der monetäre Betrag aber gleichgeblieben ist, kann das zweite Endgerät bevorzugt nachweisen, dass die Differenz aus dem maskierten erhaltenen Münzdatensatz und dem maskierten umzuschaltenden Münzdatensatz eine besondere Darstellung aufweist, nämlich die eines öffentlichen Schlüssels ist. Dies erfolgt durch das Erzeugen einer Signatur für den maskierten umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatzes mit dem hinzugefügten Verschleierungsbetrag. In der Überwachungsinstanz kann dann diese erzeugte Signatur des maskierten umzuschaltenden elektronischen Münzdatensatzes geprüft werden, was als Beweis gilt, dass das zweite Endgerät in Kenntnis des hinzugefügten Verschleierungsbetrags ist. Bevorzugt wird nach erfolgreichem Erfüllen der Prüfungen, die für den Umschalten-Befehl relevant sind, also bei entsprechender Vollständigkeit der Markierungen, der (maskierte) umzuschaltende elektronische Münzdatensatz als gültig markiert. Dabei wird automatisch der (maskierte) erhaltene elektronische Münzdatensatz ungültig. Bevorzugt teilt die Überwachungsinstanz das Ergebnis des Ausführens des Umschalten-Befehls dem „befehlenden“ Endgerät mit, d.h. welche der involvierten maskierten elektronischen Münzdatensätze nach Ausführen des Umschalten-Befehls gültig sind.In a further preferred refinement, the registering step, after the switching step has been carried out, comprises, for example, sending the switching command prepared by the terminal to the monitoring entity. The switchover command preferably contains the masked electronic coin data record received, the masked electronic coin data record to be switched and preferably contains further information which is needed for checks in the monitoring instance. The additional information is used to prove that the “ordering” terminal is aware of the monetary amount and the concealment amount of the electronic coin data record received without communicating the values, preferably by means of unknowledgeable evidence. zero knowledge proof. The checking entity checks the traceability of the unknowledgeable evidence, the validity of the masked electronic coin dataset received and that the monetary amount of the electronic coin dataset received is equivalent to the monetary amount of the electronic coin dataset to be switched. In order to prove that only a new concealment amount has been added to the concealment amount of the electronic coin data record received, but the monetary amount has remained the same, the second terminal device can preferably prove that the difference between the masked coin data record received and the masked coin data record to be switched has a special representation, namely that of a public key. This is done by generating a signature for the masked electronic coin data set to be switched with the added concealment amount. This generated signature of the masked electronic coin data record to be switched can then be checked in the monitoring instance, which is called Proof is that the second terminal is aware of the added obfuscation amount. Preferably, after the tests that are relevant for the switchover command have been successfully completed, that is to say with the corresponding completeness of the markings, the (masked) electronic coin data set to be switched is marked as valid. The (masked) electronic coin data set received automatically becomes invalid. The monitoring instance preferably notifies the result of executing the switchover command to the “commanding” terminal, ie which of the masked electronic coin data records involved are valid after the switchover command has been carried out.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Registrieren-Schritt nach dem Ausführen des Aufteilungs-Schritts einen vom Endgerät vorbereiteten Aufteilen-Befehl, der an die Überwachungsinstanz gesendet wird, der den maskierten aufzuteilenden elektronischen Münzdatensatz, den maskierten ersten elektronischen Münzteildatensatz, den maskierten zweiten elektronischen Münzteildatensatz und bevorzugt weitere Informationen, die für Prüfungen in der Überwachungsinstanz gebraucht werden, enthält. Die weiteren Informationen dienen dem Nachweis des „befehlenden“ Endgerätes der Kenntnis des monetären Betrags und des Verschleierungsbetrags des aufzuteilenden elektronischen Münzdatensatzes ohne die Werte mitzuteilen, bevorzugt mittels eines kenntnisfreien Beweises, engl. zero knowledge proof. Die Überprüfungsinstanz prüft die Nachvollziehbarkeit des kenntnisfreien Beweises, die Gültigkeit des maskierten aufzuteilenden elektronischen Münzdatensatzes und dass die Summe des monetären Betrags des ersten elektronischen Münzteildatensatzes und des monetären Betrags des zweiten elektronischen Münzteildatensatzes gleichwertig mit dem monetären Betrag des aufzuteilenden elektronischen Münzdatensatz ist. Dies geschieht bevorzugt indem die Überwachungsinstanz die Summe aus dem maskierten ersten elektronischen Münzteildatensatz und dem maskierten zweiten elektronischen Münzteildatensatz mit dem maskierten aufzuteilenden Münzteildatensatz vergleicht.In a further preferred embodiment, the registering step, after executing the splitting step, comprises a splitting command prepared by the terminal, which is sent to the monitoring instance, which contains the masked electronic coin data set to be split, the masked first electronic coin part data set, the masked second electronic coin part data set and preferably contains further information that is needed for checks in the monitoring instance. The additional information is used to prove that the “commanding” terminal knows the monetary amount and the concealment amount of the electronic coin data set to be divided up without communicating the values, preferably by means of unknowing evidence. zero knowledge proof. The checking instance checks the traceability of the unknowledgeable evidence, the validity of the masked electronic coin dataset to be split and that the sum of the monetary amount of the first electronic coin dataset and the monetary amount of the second electronic coin dataset is equivalent to the monetary amount of the electronic coin dataset to be split. This is preferably done in that the monitoring instance compares the sum of the masked first electronic coin part data set and the masked second electronic coin part data set with the masked coin part data set to be divided.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Registrieren-Schritt nach dem Ausführen des Verbinden-Schritts einen vom Endgerät vorbereiteten Verbinden-Befehl, der an die Überwachungsinstanz gesendet wird, der den ersten maskierten elektronischen Münzdatensatz, den zweiten maskierten elektronischen Münzdatensatz und den maskierten zu verbindenden Münzteildatensatz und bevorzugt weitere Informationen, die für Prüfungen in der Überwachungsinstanz gebraucht werden, enthält. Die weiteren Informationen dienen dem Nachweis des „befehlenden“ Endgerätes der Kenntnis der monetären Beträge und der Verschleierungsbeträge der ersten und zweiten elektronischen Münzdatensätze ohne die Werte mitzuteilen, bevorzugt mittels eines kenntnisfreien Beweises, engl. zero knowledge proof. Die Überprüfungsinstanz prüft die Nachvollziehbarkeit der kenntnisfreien Beweise, die Gültigkeit des maskierten ersten elektronischen Münzdatensatzes, die Gültigkeit des maskierten zweiten elektronischen Münzdatensatzes und dass die Summe des monetären Betrags des ersten elektronischen Münzdatensatzes und des monetären Betrags des zweiten elektronischen Münzdatensatzes gleichwertig mit dem monetären Betrag des zu verbindenden elektronischen Münzdatensatzes ist. Dies geschieht bevorzugt indem die Überwachungsinstanz die Summe aus dem maskierten ersten elektronischen Münzdatensatz und dem maskierten zweiten elektronischen Münzdatensatz mit dem maskierten zu verbindenden Münzteildatensatz vergleicht. Bevorzugt wird nach erfolgreichem Erfüllen der Prüfungen, die für den Verbinden-Befehl relevant sind, also bei entsprechender Vollständigkeit der Markierungen, der (maskierte) zu verbindende elektronische Münzdatensatz als gültig markiert. Dabei wird automatisch der (maskierte) erste elektronische Münzdatensatz und der (maskierte) zweite elektronische Münzdatensatz ungültig. Bevorzugt teilt die Überwachungsinstanz das Ergebnis des Ausführens des Verbinden-Befehls dem „befehlenden“ Endgerät mit, d.h. welche der involvierten maskierten elektronischen Münzdatensätze nach Ausführen des Verbinden-Befehls gültig sind.In a further preferred embodiment, the registering step, after the connection step has been carried out, comprises a connection command prepared by the terminal, which is sent to the monitoring entity and which contains the first masked electronic coin data record, the second masked electronic coin data record and the masked partial coin data record to be connected and preferably contains further information that is needed for checks in the monitoring instance. The additional information is used to prove that the “ordering” terminal is aware of the monetary amounts and the concealment amounts of the first and second electronic coin data records without communicating the values, preferably by means of unknowing evidence. zero knowledge proof. The verification instance checks the traceability of the unaware evidence, the validity of the masked first electronic coin data record, the validity of the masked second electronic coin data record and that the sum of the monetary amount of the first electronic coin data record and the monetary amount of the second electronic coin data record is equivalent to the monetary amount of the to connecting electronic coin data record is. This is preferably done by the monitoring entity comparing the sum of the masked first electronic coin data record and the masked second electronic coin data record with the masked partial coin data record to be connected. Preferably, after successfully completing the checks that are relevant for the connect command, that is, if the markings are complete, the (masked) electronic coin data set to be connected is marked as valid. The (masked) first electronic coin data record and the (masked) second electronic coin data record automatically become invalid. The monitoring instance preferably notifies the "commanding" terminal of the result of executing the connect command, i.e. which of the masked electronic coin data sets involved are valid after the connect command has been executed.
In einer Ausgestaltung wird das Maskieren des übertragenen elektronischen Münzdatensatzes und dessen Prüfung ausgeführt, bevor der übertragene elektronische Münzdatensatz in der Überwachungsinstanz registriert wird.In one embodiment, the transmitted electronic coin data set is masked and checked before the transmitted electronic coin data set is registered in the monitoring instance.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Überwachungsinstanz eine entfernte Instanz. Damit ist beispielsweise zum Registrieren des elektronischen Münzdatensatzes der Aufbau einer Kommunikationsverbindung zu der Überwachungsinstanz vorgesehen.In a preferred embodiment, the monitoring entity is a remote entity. Thus, for example, the establishment of a communication connection to the monitoring entity is provided for registering the electronic coin data record.
Die Überwachungsinstanz ist als übergeordnete Instanz ausgebildet. Die Überwachungsinstanz ist demnach nicht zwingend in der Ebene bzw. in der Schicht der Endgeräten (Direkttransaktionsschicht) angeordnet. Vorzugsweise ist die Überwachungsinstanz zur Verwaltung und Prüfung von maskierten elektronischen Münzdatensätzen vorgesehen und einer Herausgeberschicht, in welcher auch eine Herausgeberinstanz angeordnet ist, und/ oder einer Überwachungsschicht angeordnet. Es ist denkbar, dass die Überwachungsinstanz zusätzlich Transaktionen zwischen dem ersten und zweiten Endgeräten verwaltet und prüft.The monitoring instance is designed as a superordinate instance. The monitoring instance is therefore not necessarily arranged in the level or in the layer of the terminals (direct transaction layer). The monitoring entity is preferably provided for the management and checking of masked electronic coin data records and is arranged in an issuing layer, in which an issuing entity is also arranged, and / or a monitoring layer. It is conceivable that the monitoring instance also manages and checks transactions between the first and second terminals.
Die Überwachungsinstanz ist bevorzugt eine dezentral gesteuerte Datenbank, englisch Distributed Ledger Technology, DLT, in der die maskierten elektronischen Münzdatensätze mit entsprechender Verarbeitung des maskierten elektronischen Münzdatensatzes registriert sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung lässt sich daraus ein Gültigkeitsstatus des (maskierten) elektronischen Münzdatensatzes ableiten. Bevorzugt wird die Gültigkeit der (maskierten) elektronischen Münzdatensätze in der und durch die Überprüfungsinstanz vermerkt. Die Registrierung der Verarbeitung bzw. der Verarbeitungsschritte kann auch das Registrieren von Prüfergebnissen und Zwischenprüfergebnissen betreffend die Gültigkeit eines elektronischen Münzdatensatzes betreffen. Ist eine Verarbeitung endgültig, wird dies beispielsweise durch entsprechende Markierungen oder einer abgeleiteten Gesamtmarkierung angezeigt. Eine endgültige Verarbeitung entscheidet sodann, ob ein elektronischer Münzdatensatz gültig oder ungültig ist.The monitoring instance is preferably a decentrally controlled database, English Distributed Ledger Technology, DLT, in which the masked electronic coin data sets are registered with corresponding processing of the masked electronic coin data set. In a preferred embodiment, a validity status of the (masked) electronic coin data record can be derived from this. The validity of the (masked) electronic coin data records is preferably noted in and by the checking entity. The registration of the processing or the processing steps can also relate to the registration of test results and intermediate test results relating to the validity of an electronic coin data record. If processing is final, this is indicated, for example, by corresponding markings or a derived overall marking. Final processing then decides whether an electronic coin dataset is valid or invalid.
Diese Datenbank ist weiter bevorzugt eine nicht-öffentliche Datenbank, kann aber auch als öffentliche Datenbank realisiert werden. Diese Datenbank ermöglicht es auf einfache Weise, Münzdatensätze bezüglich ihrer Gültigkeit zu prüfen und „Double-Spending“, also Mehrfachausgaben, zu verhindern, ohne dass die Bezahltranskation selbst registriert oder protokolliert wird. Die DLT beschreibt dabei eine Technik für vernetzte Computer, die zu einer Übereinkunft über die Reihenfolge von bestimmten Transaktionen kommen und darüber, dass diese Transaktionen Daten aktualisieren. Es entspricht einem dezentral geführten Verwaltungssystem oder einer dezentral geführten Datenbank.This database is further preferably a non-public database, but can also be implemented as a public database. This database makes it possible to check coin data records for their validity in a simple manner and to prevent “double-spending”, ie multiple spending, without the payment transaction itself being registered or logged. The DLT describes a technique for networked computers that come to an agreement about the sequence of certain transactions and that these transactions update data. It corresponds to a decentralized management system or a decentralized database.
In einer weiteren Ausgestaltungen kann die Datenbank auch als öffentliche Datenbank ausgebildet sein.In a further embodiment, the database can also be designed as a public database.
Alternativ ist die Überwachungsinstanz eine zentral geführte Datenbank, beispielsweise in Form eines öffentlich zugänglichen Datenspeichers oder als Mischform aus zentraler und dezentraler Datenbank.Alternatively, the monitoring instance is a centrally managed database, for example in the form of a publicly accessible data memory or as a mixed form of a central and decentralized database.
Bevorzugt wird der zumindest eine initiale elektronische Münzdatensatz ausschließlich von der Herausgeberinstanz erstellt, wobei vorzugsweise die aufgeteilten elektronischen Münzdatensätze, insbesondere elektronischen Münzteildatensätze, auch durch ein Endgerät generiert werden können. Das Erstellen und das Wählen eines monetären Betrags beinhaltet bevorzugt auch das Wählen eines Verschleierungsbetrags mit hoher Entropie. Die Herausgeberinstanz ist ein Rechensystem, welches bevorzugt entfernt vom ersten und/ oder zweiten Endgerät ist. Nach dem Erstellen des neuen elektronischen Münzdatensatzes wird der neue elektronische Münzdatensatz in der Herausgeberinstanz durch Anwenden der homomorphen Einwegfunktion auf den neuen elektronischen Münzdatensatz maskiert, um entsprechend einen maskierten neuen elektronischen Münzdatensatz zu erhalten. Des Weiteren werden zusätzliche Informationen, die zum Registrieren des Erstellens des maskierten neuen elektronischen Münzdatensatzes in der entfernten Überwachungsinstanz benötigt werden, im der Herausgeberinstanz berechnet. Bevorzugt sind diese weiteren Informationen ein Nachweis, dass der (maskierte) neue elektronische Münzdatensatz von der Herausgeberinstanz stammt, beispielsweise durch eine signieren des maskierten neuen elektronischen Münzdatensatzes. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Herausgeberinstanz einen maskierten elektronischen Münzdatensatz beim Erzeugen des elektronischen Münzdatensatzes mit ihrer Signatur signiert. Die Signatur der Herausgeberinstanz wird dazu in der Überwachungsinstanz hinterlegt.The at least one initial electronic coin data record is preferably created exclusively by the issuer, with the divided electronic coin data records, in particular electronic coin part data records, also being able to be generated by a terminal. The creation and selection of a monetary amount preferably also includes the selection of a concealment amount with high entropy. The issuing entity is a computing system which is preferably remote from the first and / or second terminal. After the creation of the new electronic coin data record, the new electronic coin data record is masked in the issuer instance by applying the homomorphic one-way function to the new electronic coin data record in order to obtain a masked new electronic coin data record accordingly. Furthermore, additional information which is required for registering the creation of the masked new electronic coin data record in the remote monitoring entity is calculated in the issuer entity. This additional information is preferably evidence that the (masked) new electronic coin data record originates from the issuer, for example by signing the masked new electronic coin data record. In one embodiment, it can be provided that the issuer instance signs a masked electronic coin data record with its signature when generating the electronic coin data record. For this purpose, the signature of the issuing authority is stored in the monitoring authority.
Bevorzugt kann die Herausgeberinstanz einen elektronischen Münzdatensatz, der sich in ihrem Besitz befindet (also von dem sie den monetären Betrag und den Verschleierungsbetrag kennt) deaktivieren, indem sie den maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatz mit der homomorphen Einwegfunktion maskiert und einen Deaktivieren-Befehl für die Überwachungsinstanz vorbereitet. Teil des Deaktivieren-Befehls ist bevorzugt neben dem maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatzes auch der Nachweis, dass der Deaktivieren Schritt von der Herausgeberinstanz initiiert wurde, beispielsweise in Form des signierten maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatzes. Als zusätzliche Information könnten im Deaktivieren-Befehl Bereichsprüfungen für den maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatz enthalten sein. Anschließend erfolgt ein Registrieren des Deaktivierens des maskierten elektronischen Münzdatensatzes in der entfernten Überwachungsinstanz.Mit dem Deaktiveren-Befehl wird der Schritt des Deaktivierens ausgelöst.Preferably, the issuing entity can deactivate an electronic coin data record that is in its possession (i.e. of which it knows the monetary amount and the concealment amount) by masking the electronic coin data record to be deactivated with the homomorphic one-way function and a deactivation command for the monitoring authority prepared. In addition to the masked electronic coin data record to be deactivated, part of the deactivation command is preferably also the proof that the deactivation step was initiated by the issuer, for example in the form of the signed, masked electronic coin data record to be deactivated. As additional information, the deactivation command could contain area checks for the masked electronic coin data record to be deactivated. The deactivation of the masked electronic coin data record is then registered in the remote monitoring entity. The deactivation step is triggered with the deactivation command.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Registrieren-Schritt nach dem Ausführen des Deaktivieren-Schritts einen der Herausgeberinstanz vorbereiteten Deaktivieren-Befehl, der an die Überwachungsinstanz gesendet wird, der den maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatz und bevorzugt weitere Informationen, die für Prüfungen in der Überwachungsinstanz gebraucht werden, enthält. Die weiteren Informationen dienen dem Nachweis, dass der Deaktivieren-Befehl von der Herausgeberinstanz initiiert wurde, bevorzugt mittels des signierten maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatzes. Die Überprüfungsinstanz prüft die Signatur, die Gültigkeit des maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatzes und optional die Bereichsnachweise über den maskierten zu deaktivierenden elektronischen Münzdatensatzes. Bevorzugt wird nach erfolgreichem Erfüllen der Prüfungen, die für den Deaktivieren-Befehl relevant sind, also bei entsprechender Vollständigkeit der Markierungen, der (maskierte) zu deaktivierende elektronische Münzdatensatz als ungültig markiert. Bevorzugt teilt die Überwachungsinstanz das Ergebnis des Ausführens des Deaktivieren-Befehls der Herausgeberinstanz mit, d.h. dass der (maskierte) zu deaktivierende elektronische Münzdatensatz nach Ausführen des Deaktivieren-Befehls ungültig ist.In a further preferred embodiment, the registering step after executing the deactivation step comprises a deactivation command prepared for the issuer instance, which is sent to the monitoring instance, the masked electronic coin data record to be deactivated and preferably further information required for checks in the monitoring instance are needed, contains. The additional information serves to prove that the deactivation command was initiated by the issuer, preferably by means of the signed, masked electronic coin data record to be deactivated. The checking entity checks the signature, the validity of the masked electronic coin data set to be deactivated and optionally the area evidence of the masked electronic coin data set to be deactivated. Preferably, after the tests that are relevant for the deactivation command have been fulfilled, that is, if the markings are correspondingly complete, the (masked) electronic coin data set to be deactivated is marked as invalid. The monitoring entity preferably notifies the issuer entity of the result of executing the deactivation command, ie that the (masked) electronic coin data set to be deactivated is invalid after the deactivation command has been executed.
Die Schritte Erstellen und Deaktivieren erfolgen bevorzugt an gesicherten Orten, insbesondere nicht in den Endgeräten. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Schritte des Erstellens und Deaktivierens nur von der Herausgeberinstanz durchgeführt bzw. angestoßen. Vorzugsweise finden diese Schritte an einen gesicherten Ort statt, beispielsweise in einer Hard- und Software-Architektur, die zur Verarbeitung von sensiblem Datenmaterial in unsicheren Netzen entwickelt wurde. Das Deaktivierendes entsprechenden maskierten elektronischen Münzdatensatz bewirkt, dass der entsprechende maskierte elektronische Münzdatensatz nicht mehr für weitere Verarbeitung, insbesondere Transaktionen, verfügbar ist, da er in und von der Überwachungsinstanz als ungültig markiert wurde. Jedoch kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der deaktivierte maskierte elektronische Münzdatensatz bei der Herausgeberinstanz archivarisch bestehen bleibt. Dass der deaktivierte maskierte elektronische Münzdatensatz nicht mehr gültig ist, kann beispielsweise mithilfe eines Flags oder einer anderen Codierung gekennzeichnet oder der deaktivierte maskierte elektronische Münzdatensatz kann zerstört und/ oder gelöscht werden. Selbstverständlich kann der deaktivierte maskierte elektronische Münzdatensatz auch physisch vom Endgerät entfernt werden.The creation and deactivation steps are preferably carried out in secure locations, in particular not in the terminals. In a preferred embodiment, the creation and deactivation steps are only carried out or initiated by the issuing entity. These steps preferably take place in a secure location, for example in a hardware and software architecture that was developed for processing sensitive data material in insecure networks. Deactivating the corresponding masked electronic coin data record has the effect that the corresponding masked electronic coin data record is no longer available for further processing, in particular transactions, since it has been marked as invalid in and by the monitoring entity. However, in one embodiment it can be provided that the deactivated, masked electronic coin data record remains archived at the issuer. The fact that the deactivated, masked electronic coin data record is no longer valid can be identified, for example, with the aid of a flag or some other coding, or the deactivated, masked electronic coin data record can be destroyed and / or deleted. Of course, the deactivated, masked electronic coin data record can also be physically removed from the terminal.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden verschiedene Verarbeitungsoperationen für die elektronischen Münzdatensätze und die entsprechenden maskierten elektronischen Münzdatensätze ermöglicht. Jeder der Verarbeitungsoperationen (insbesondere das Erstellen, Deaktivieren, Aufteilen, Verbinden und Umschalten) wird dabei in der Überwachungsinstanz registriert und dort in unveränderlicher Form an die Liste der vorherigen Verarbeitungsoperationen für den jeweiligen maskierten elektronischen Münzdatensatz angehängt. Die Verarbeitungsoperationen „Erstellen“ und „Deaktivieren“, die die Existenz des monetären Betrags an sich betreffen, also die Schaffung und die Vernichtung bis hin der Zerstörung von Geld bedeuten, bedürfen einer zusätzlichen Genehmigung , beispielsweise in Form einer Signatur, durch die Herausgeberinstanz, um in der Überwachungsinstanz registriert (also protokolliert) zu werden. Die übrigen Verarbeitungsoperationen (Aufteilen, Verbinden, Umschalten) bedürfen keiner Autorisierung durch die Herausgeberinstanz oder durch den Befehlsinitiator (= Zahler, bspw. das erste Endgerät).The method according to the invention enables various processing operations for the electronic coin data records and the corresponding masked electronic coin data records. Each of the processing operations (in particular creating, deactivating, splitting, connecting and switching) is registered in the monitoring instance and appended there in unchangeable form to the list of previous processing operations for the respective masked electronic coin data record. The processing operations "create" and "deactivate", which concern the existence of the monetary amount per se, that is, the creation and destruction or even the destruction of money, require additional approval, for example in the form of a signature, by the issuing authority to be registered (i.e. logged) in the monitoring instance. The other processing operations (splitting, connecting, switching) do not require any authorization by the issuing authority or by the command initiator (= payer, e.g. the first terminal).
Eine Verarbeitung in der Direkttransaktionsschicht betrifft nur die Besitzverhältnisse und/ oder die Zuordnung der Münzdatensätze zu Endgeräten der jeweiligen elektronischen Münzdatensätze. Eine Registrierung der jeweiligen Verarbeitung in der Überwachungsinstanz wird beispielsweise durch entsprechende Listeneinträge in einer Datenbank realisiert, die eine Reihe von Markierungen umfasst, die von der Überwachungsinstanz durchgeführt werden müssen. Eine mögliche Struktur für einen Listeneintrag umfasst beispielsweise Spalte(n) für einen Vorgänger-Münzdatensatz, Spalte(n) für einen Nachfolger-Münzdatensatz, eine Signatur-Spalte für die Herausgeberinstanz, und zumindest eine Markierungsspalte. Eine Änderung des Status der Markierung bedarf der Genehmigung durch die Überwachungsinstanz und muss sodann unveränderlich gespeichert werden. Eine Änderung ist endgültig, wenn und nur wenn die erforderlichen Markierungen durch die Überwachungsinstanz validiert wurden, d.h. nach der entsprechenden Prüfung beispielsweise vom Status „0“ in den Status „
Scheitert eine Prüfung oder dauert zu lang, so wird sie stattdessen beispielsweise vom Status „-“ in den Status „0“ gewechselt. Weitere Statuswerte sind denkbar und/oder die hier genannten Statuswerte sind austauschbar. Bevorzugt wird die Gültigkeit der jeweiligen (maskierten) elektronischen Münzdatensätze aus den Statuswerten der Markierungen zusammengefasst jeweils in einer Spalte für jeden maskierten elektronischen Münzdatensatz, der im Registrieren der Verarbeitung involviert ist, dargestellt.If a test fails or takes too long, it is instead changed, for example, from status “-” to status “0”. Further status values are conceivable and / or the status values mentioned here are interchangeable. Preferably, the validity of the respective (masked) electronic coin data records from the status values of the markings is summarized in a column for each masked electronic coin data record that is involved in registering the processing.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können wenigstens zwei vorzugsweise drei oder sogar alle der vorhergenannten Markierungen auch durch eine einzige Markierung ersetzt werden, die dann gesetzt wird, wenn alle Prüfungen erfolgreich abgeschlossen wurden. Des Weiteren lassen sich die je zwei Spalten für Vorgänger-Datensätze und Nachfolger-Datensätze zu jeweils einem zusammenfassen, in welchem alle Münzdatensätze gemeinsam ausgelistet sind. Dadurch könnten dann auch mehr als zwei elektronische Münzdatensätze je Feldeintrag verwaltet werden, und somit z.B. eine Aufspaltung in mehr als zwei Münzen realisiert werden.In a further exemplary embodiment, at least two, preferably three or even all of the aforementioned markings can also be replaced by a single mark, which is set when all tests have been successfully completed. Furthermore, the two columns for predecessor data sets and successor data sets can be combined into one each, in which all coin data sets are listed together. As a result, more than two electronic coin data records could be managed per field entry, and thus e.g. a split into more than two coins can be realized.
Die Prüfungen durch die Überwachungsinstanz, um zu prüfen, ob eine Verarbeitung endgültig ist sind bereits oben beschrieben und sind insbesondere:
- - Sind die maskierten elektronischen Münzdatensätze der Vorgänger-Spalte(n) gültig?
- - Ergibt eine Überprüfung den korrekten Prüfwert?
- - Sind die Bereichsnachweise für die maskierten elektronischen Münzdatensätze erfolgreich?
- - Ist die Signatur des maskierten elektronischen Münzdatensatzes eine gültige Signatur der Herausgeberinstanz?
- - Are the masked electronic coin data records of the previous column (s) valid?
- - Does a check yield the correct test value?
- - Are the proofs of area for the masked electronic coin data records successful?
- - Is the signature of the masked electronic coin data record a valid signature of the issuing authority?
Bevorzugt gilt zudem, dass ein maskierter elektronischer Münzdatensatz ungültig ist, wenn einer der folgenden Prüfungen zutrifft, also wenn:
- (1) der maskierte elektronische Münzdatensatz nicht in der Überwachungsinstanz registriert ist;
- (2) die letzte Verarbeitung des maskierten elektronischen Münzdatensatzes angibt, dass es für ihn Vorgänger-Münzdatensätze gibt, diese letzte Verarbeitung aber nicht endgültig ist; oder
- (3) die letzte Verarbeitung des maskierten elektronischen Münzdatensatzes angibt, dass es für ihn Nachfolger-Münzdatensätze gibt und diese letzte Verarbeitung endgültig ist.
- (4) der maskierte elektronische Münzdatensatz nicht der Nachfolger von einem gültigen maskierten elektronischen Datensatz ist, es sei denn er ist von der Herausgeberinstanz signiert
- (1) the masked electronic coin data record is not registered in the monitoring entity;
- (2) the last processing of the masked electronic coin data record indicates that it has predecessor coin data records, but this last processing is not final; or
- (3) the last processing of the masked electronic coin data set indicates that there are successor coin data sets for it and this last processing is final.
- (4) the masked electronic coin record is not the successor to a valid masked electronic record unless it is signed by the issuer
In einem Aspekt der Erfindung ist ein Bezahlsystem zum Austausch von monetären Beträgen vorgesehen mit einer Buchhaltungsschicht mit einer bevorzugt dezentral gesteuerten Datenbank, englisch Distributed Ledger Technology, DLT, in der maskierte elektronische Münzdatensätze abgelegt sind; und einer Direkttransaktionsschicht mit zumindest zwei Endgeräten, in welche das vorhergehend beschriebene Verfahren durchführbar ist; und/oder eine Herausgeberinstanz zum Erzeugen eines elektronischen Münzdatensatzes. Dabei kann die Herausgeberinstanz nachweisen, dass der maskierte erzeugte elektronische Münzdatensatz von ihr erzeugt wurde, bevorzugt kann sich die Herausgeberinstanz durch das Signieren ausweisen und die Überwachungsinstanz kann die Signatur der Herausgeberinstanz prüfen.In one aspect of the invention, a payment system for exchanging monetary amounts is provided with an accounting layer with a preferably decentrally controlled database, English Distributed Ledger Technology, DLT, in which masked electronic coin data records are stored; and a direct transaction layer with at least two terminals in which the method described above can be carried out; and / or an issuer entity for generating an electronic coin data record. The issuer entity can prove that the masked electronic coin data record was generated by it, the issuer entity can preferably identify itself by signing and the monitoring entity can check the signature of the issuer entity.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Bezahlsystem eine Herausgeberinstanz zum Erzeugen eines elektronischen Münzdatensatzes. Dabei kann die Herausgeberinstanz nachweisen, dass der maskierte erzeugte elektronische Münzdatensatz von ihr erzeugt wurde, bevorzugt kann sich die Herausgeberinstanz durch das Signieren ausweisen und die Überwachungsinstanz kann die Signatur der Herausgeberinstanz prüfen.In a preferred embodiment, the payment system comprises an issuer instance for generating an electronic coin data record. The issuer entity can prove that the masked electronic coin data record was generated by it, the issuer entity can preferably identify itself by signing and the monitoring entity can check the signature of the issuer entity.
Bevorzugt ist das Bezahlsystem zum Durchführen des oben genannten Verfahrens und/ oder wenigstens einer der Ausführungsvarianten ausgebildet.The payment system is preferably designed to carry out the above-mentioned method and / or at least one of the embodiment variants.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Währungssystem umfassend eine Herausgeberinstanz, eine Überwachungsinstanz, ein erstes Endgerät und ein zweites Endgerät, wobei die Herausgeberinstanz ausgebildet ist, einen elektronischen Münzdatensatzes zu erstellen. Der maskierte elektronische Münzdatensatz ist ausgebildet, nachweisbar durch die Herausgeberinstanz erstellt zu sein. Die Überwachungsinstanz ist zum Ausführen eines Registrierschritts wie in dem oben genannten Verfahren ausgeführt, ausgebildet Vorzugsweise sind die Endgeräte, d.h. wenigstens das erste und zweite Endgerät zum Ausführen eines des oben genannten Verfahrens zum Übertragen geeignet.Another aspect of the invention relates to a currency system comprising an issuer entity, a monitoring entity, a first terminal and a second terminal, the issuer entity being designed to create an electronic coin data record. The masked electronic coin data record is designed to be verifiably created by the issuing entity. The monitoring entity is designed to carry out a registration step as set out in the above-mentioned method. Preferably, the terminals, i.e. at least the first and second terminals are suitable for carrying out one of the above-mentioned methods for transmitting.
In einer bevorzugten Ausführung des Währungssystem ist lediglich die Herausgeberinstanz berechtigt, einen elektronischen Münzdatensatz initial zu erstellen. Eine Verarbeitung, beispielsweise der Schritt des Verbindens, des Aufteilens und/ oder des Umschaltens, kann und wird vorzugsweise durch ein Endgerät durchgeführt. Der Verarbeitungsschritt des Deaktivierens kann vorzugsweise nur von der Herausgeberinstanz ausgeführt werden. Somit wäre lediglich die Herausgeberinstanz berechtigt, den elektronischen Münzdatensatzes (
Bevorzugt sind die Überprüfungsinstanz (
Vorgeschlagen wird hierbei also eine Lösung, die digitales Geld in Form von elektronischen Münzdatensätzen herausgibt, die an die Verwendung von konventionellen (analogen) Banknoten und/oder Münzen angelehnt ist. Das digitale Geld wird hierbei durch elektronische Münzdatensätze abgebildet. Wie bei (analogen) Banknoten werden auch diese elektronischen Münzdatensätze für alle Formen von Zahlungen, einschließlich Peer-to-Peer-Zahlungen und/oder POS-Zahlungen, verwendbar. Die Kenntnis aller Bestandteile (insbesondere monetärer Betrag und Verschleierungsbetrag) eines gültigen elektronischen Münzdatensatzes ist gleichbedeutend mit dem Besitz (Eigentum) des digitalen Geldes. Es ist daher ratsam, diese gültigen elektronischen Münzdatensätze vertraulich zu behandeln, also beispielsweise in einem Sicherheitselement/ Tresormodul eines Endgeräts aufzubewahren und dort zu verarbeiten. Um über die Authentizität eines elektronischen Münzdatensatzes zu entscheiden und Doppelausgaben zu verhindern, werden in der Überwachungsinstanz maskierte elektronische Münzdatensätze als einzigartige, korrespondierende öffentliche Darstellung des elektronischen Münzdatensatzes vorgehalten. Die Kenntnis oder der Besitz eines maskierten elektronischen Münzdatensatzes stellt nicht den Besitz von Geld dar. Vielmehr gleicht dies dem Überprüfen der Echtheit des analogen Zahlungsmittels.What is proposed here is a solution that issues digital money in the form of electronic coin data records that are linked to the use of conventional (analog) bank notes and / or coins is ajar. The digital money is represented by electronic coin data records. As with (analog) banknotes, these electronic coin data sets can also be used for all forms of payments, including peer-to-peer payments and / or POS payments. The knowledge of all components (in particular the monetary amount and the concealment amount) of a valid electronic coin data record is equivalent to the possession (ownership) of the digital money. It is therefore advisable to treat these valid electronic coin data records confidentially, for example to store them in a security element / safe module of a terminal and to process them there. In order to decide on the authenticity of an electronic coin data set and to prevent double spending, masked electronic coin data sets are held in the monitoring instance as a unique, corresponding public representation of the electronic coin data set. The knowledge or the possession of a masked electronic coin data record does not represent the possession of money. Rather, this is like checking the authenticity of the analog means of payment.
Die Überwachungsinstanz enthält auch Markierungen über durchgeführte und geplante Verarbeitungen des maskierten elektronischen Münzdatensatzes. Aus den Markierungen zu den Verarbeitungen wird ein Status des jeweiligen maskierten elektronischen Münzdatensatzes abgeleitet, der angibt, ob der entsprechende (unmaskierte) elektronische Münzdatensatz gültig, d.h. zahlungsbereit ist. Daher wird ein Empfänger eines elektronischen Münzdatensatzes zunächst einen maskierten elektronischen Münzdatensatz erzeugen und sich durch die Überwachungsinstanz die Gültigkeit der maskierten elektronischen Münzdatensatz authentifizieren lassen. Ein großer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung ist, dass das digitale Geld auf Endgeräte, Händler, Banken und andere Nutzer des Systems verteilt wird, aber kein digitales Geld oder weitere Metadaten bei der Überwachungsinstanz - also einer gemeinsamen Instanz - gespeichert wird.The monitoring instance also contains markings about executed and planned processing of the masked electronic coin data record. A status of the respective masked electronic coin data record is derived from the markings relating to the processing, which indicates whether the corresponding (unmasked) electronic coin data record is valid, i.e. is ready to pay. Therefore, a recipient of an electronic coin data set will first generate a masked electronic coin data set and have the monitoring entity authenticate the validity of the masked electronic coin data set. A great advantage of this solution according to the invention is that the digital money is distributed to terminals, dealers, banks and other users of the system, but no digital money or other metadata is stored in the monitoring instance - that is, a common instance.
Die vorgeschlagene Lösung kann in bestehende Zahlsysteme und Infrastrukturen eingebunden werden. Insbesondere kann eine Kombination aus analoge Zahlungsvorgänge mit Geldscheinen und Münzen und digitale Zahlungsvorgänge gemäß der vorliegenden Lösung vorliegen. So kann ein Bezahlvorgang mit Banknoten und/ oder Münzen erfolgen, das Wechselgeld bzw. Rückgeld liegt aber als elektronischer Münzdatensatz vor. Zur Transaktion können beispielsweise ATMs mit entsprechender Konfiguration, insbesondere mit geeigneter Kommunikationsschnittstelle, und/ oder mobile Endgeräte vorgesehen sein. Weiterhin ist ein Umtausch von elektronischem Münzdatensatz in Banknoten bzw. Münzen denkbar.
Die vorliegend aufgeführten Schritte des Erstellens, Umschaltens, Aufteilens, Verbindens und Deaktivierens werden jeweils durch einen entsprechenden Erstell-, Umschalt-, Aufteil-, Verbinden- bzw. Deaktivier-Befehl ausgelöst.The proposed solution can be integrated into existing payment systems and infrastructures. In particular, there can be a combination of analog payment processes with banknotes and coins and digital payment processes according to the present solution. A payment process can take place with banknotes and / or coins, but the change or change is available as an electronic coin data record. For example, ATMs with a corresponding configuration, in particular with a suitable communication interface, and / or mobile terminals can be provided for the transaction. An exchange of electronic coin data sets for bank notes or coins is also conceivable.
The steps of creating, switching, splitting, connecting and deactivating listed here are each triggered by a corresponding creating, switching, splitting, connecting or deactivating command.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend wird anhand von Figuren die Erfindung bzw. weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung näher erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen, es können einzelne Elemente der Figuren übertrieben groß bzw. übertrieben vereinfacht dargestellt sein.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Bezahlsystems gemäß der Erfindung; -
2 ein Ausführungsbeispiel einer Überwachungsinstanz; -
3 ein Ausführungsbeispiel eines Bezahlsystems gemäß der Erfindung zum Aufteilen und Umschalten von elektronischen Münzdatensätzen; -
4 ein Ausführungsbeispiel eines Bezahlsystems gemäß der Erfindung zum Verbinden von elektronischen Münzdatensätzen; -
5 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensablaufdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens und entsprechenden Verarbeitungsschritte eines Münzdatensatzes; -
6 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensablaufdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens und entsprechenden Verarbeitungsschritte eines Münzdatensatzes; -
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrensablaufdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Show it:
-
1 an embodiment of a payment system according to the invention; -
2 an embodiment of a monitoring entity; -
3 an embodiment of a payment system according to the invention for dividing and switching electronic coin data sets; -
4th an embodiment of a payment system according to the invention for connecting electronic coin data sets; -
5 an embodiment of a method flow diagram of a method according to the invention and corresponding processing steps of a coin data set; -
6th an embodiment of a method flow diagram of a method according to the invention and corresponding processing steps of a coin data set; -
7th a further embodiment of a method flow diagram of a method according to the invention.
FIGURENBESCHREIBUNGFIGURE DESCRIPTION
Dabei wird in einer Herausgeberinstanz
Beispielsweise wurde dazu als Verschleierungsbetrag
Ein gültiger elektronischer Münzdatensatz kann zur Bezahlung eingesetzt werden. Der Besitzer der beiden Werte
Diese Funktion f (
Auch wenn im vorliegenden Beispiel eine Verschlüsselung basierend auf elliptischen Kurven beschrieben ist bzw. wird, so wäre auch ein anderes kryptographische Verfahren denkbar, welches auf einem diskreten logarithmischen Verfahren beruht.Even if encryption based on elliptical curves is or is described in the present example, another cryptographic method would also be conceivable, which is based on a discrete logarithmic method.
Die Gleichung (3) ermöglicht durch die Entropie des Verschleierungsbetrags
Die Gleichung (3) ist eine Einwegfunktion, das heißt, dass die Berechnung von
Zudem ist die Gleichung (3) homomorph für Addition und Subtraktion, das heißt es gilt:
Somit können Additions-Operationen und Subtraktions-Operationen sowohl in der Direkttransaktionsschicht
Durch diese homomorphe Eigenschaft kann der Münzdatensatz
Für die entsprechenden maskierten Münzdatensätze gilt:
Mit Gleichung (9) kann beispielsweise auf einfache Weise eine „Aufteilen“-Verarbeitung bzw. ein „Aufteilen“- Verarbeitungsschritt eines Münzdatensatzes gemäß
Auf die gleiche Weise können elektronische Münzdatensätze auch zusammengefügt (verbunden) werden, siehe dazu
Zusätzlich gilt es zu prüfen, ob (nicht erlaubte) negative monetäre Beträge registriert werden. Ein Besitzer eines elektronischen Münzdatensatzes
In
Im zweiten Endgerät
Zum Prüfen der Validität des erhaltenen elektronischen Münzdatensatzes
Bevorzugt findet danach ein Umschalten des erhaltenen elektronischen Münzdatensatzes statt.The electronic coin data record obtained is then preferably switched over.
Es gilt für das erfindungsgemäße Verfahren, dass die alleinige Kenntnis eines maskierten elektronischen Münzdatensatzes
Ein Hauptunterscheidungsmerkmal gegenüber konventionellen Lösungen ist, dass die maskierten elektronischen Münzdatensätze
Um ein mehrfaches Ausgeben zu verhindern oder um ein flexibleres Übertragen zu gewährleisten, können die elektronischen Münzdatensätze nunmehr im erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die einzelnen Operationen aufgelistet, wobei mit dem angegebenen Befehl auch ein entsprechender Verarbeitungsschritt ausgeführt wird:
Tabelle 1 - Anzahl von Operationen, die pro Verarbeitung eines Münzdatensatzes im Endgerät bzw. Herausgeberinstanz durchzuführen sind; Weitere Operationen, die hier nicht aufgeführt sind, werden benötigt; Anstelle der angeführten Implementierung sind andere Umsetzungen denkbar, die andere Operationen implizieren
Die obige Tabelle 1 zeigt, dass für jeden Münzdatensatz, jede der Verarbeitungen „Erstellen“, „Deaktivieren“, „Aufteilen“, „Verbinden“ und „Umschalten“ verschiedene Operationen „Signatur erstellen“; „Zufallszahl erstellen“; „Maskierung erstellen“; „Bereichsprüfung“ vorgesehen sein können, wobei jede der Verarbeitungs-Operation in der Überwachungsinstanz
Die Anzahl der Operationen für die einzelnen Verarbeitungen ist in der Tabelle 1 mit „0“, „
Grundsätzlich kann in einer Ausgestaltung auch vorgesehen sein, dass eine Bereichsprüfung durch die Herausgeberinstanz
In der nachfolgenden Tabelle 2 sind für die einzelnen Verarbeitungen die für die Überwachungsinstanz
Alle Operationen der Tabelle 2 können in der Überwachungsinstanz
Die Tabelle 3 zeigt die für die Systemteilnehmer im Bezahlsystem der
Tabelle 3 zeigt eine Übersicht über die bevorzugt zu verwendenden Komponenten in jedem Systemteilnehmer, also der Herausgeberinstanz
Jede Verarbeitungs-Operation für eine Verarbeitung (Erstellen, Deaktivieren, Aufteilen, Verbinden und Umschalten) wird dabei in der Überwachungsinstanz
Die Verarbeitungen „Erstellen“ und „Deaktivieren“, die die Existenz des monetären Betrags
Eine Registrierung der jeweiligen Verarbeitung in der Überwachungsinstanz
Die in Spalte
Die Spalte
Eine Änderung des Status eines der Markierungen (auch als „Flag“ bezeichnet) bedarf der Genehmigung durch die Überwachungsinstanz
Um festzustellen, ob ein maskierter elektronischer Münzdatensatz Z gültig ist, sucht die Überwachungsinstanz
Es gilt zudem, dass der maskierte elektronische Münzdatensatz Z für alle übrigen Fälle nicht gültig ist, beispielsweise, wenn der maskierte elektronische Münzdatensatz Z nicht in der Überwachungsinstanz
Die Prüfungen durch die Überwachungsinstanz
Der Zustand „0“ in einer Spalte
Beispielhaft sind fünf verschiedene Verarbeitungen definiert, die hier im Einzelnen erläutert werden. Dabei wird auf den entsprechenden Listeneintrag in
Eine Verarbeitung ist beispielsweise „Erzeugen“ eines elektronischen Münzdatensatzes
Eine Verarbeitung ist beispielsweise „Deaktivieren“. Das Deaktivieren, also das Geldvernichten, bewirkt, dass der maskierte elektronische Münzdatensatz
Eine Verarbeitung ist beispielsweise „Aufteilen“. Das Aufteilen, also das Teilen eines elektronischen Münzdatensatzes
Eine Verarbeitung ist beispielsweise „Verbinden“. Das Verbinden, also das Zusammenfügen zweier elektronischer Münzdatensätze
Eine Verarbeitung ist beispielsweise „Umschalten“. Das Umschalten ist dann nötig, wenn ein elektronischer Münzdatensatz auf ein anderes Endgerät übertragen wurde und ein erneutes Ausgeben durch das übertragende Endgerät (hier
In
Dabei muss jeder der erhaltenen Beträge
Dann werden die maskierten Münzdatensätze
Dann wird ein Münzdatensatz, hier
Der Beweis lautet wie folgt:
Im Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Im Rahmen der Erfindung können alle beschriebenen und/oder gezeichneten und/oder beanspruchten Elemente beliebig miteinander kombiniert werden.Within the scope of the invention, all elements described and / or drawn and / or claimed can be combined with one another as desired.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- HerausgeberinstanzIssuing authority
- 22
- ÜberwachungsinstanzSupervisor
- 2121st
- Kommando-EintragCommand entry
- 22a, b22a, b
- Eintrag eines zu modifizierenden elektronischen Münzdatensatzes (Vorgänger)Entry of an electronic coin data record to be modified (predecessor)
- 23a, b23a, b
- Eintrag eines modifizierten elektronischen Münzdatensatzes (Nachfolger)Entry of a modified electronic coin data record (successor)
- 2424
- Signatur-EintragSignature entry
- 2525th
- Markierung der GültigkeitsprüfungMarking the validity check
- 2626th
- Markierung der BerechnungsprüfungMarking the calculation test
- 2727
- Markierung der BereichsnachweisprüfungMarking the area verification check
- 2828
- Markierung der Signatur-PrüfungMarking the signature verification
- 33
- DirekttransaktionsschichtDirect transaction layer
- 44th
- BuchhaltungsschichtAccounting shift
- M1M1
- erstes Endgerätfirst terminal
- M2M2
- zweites Endgerätsecond terminal
- M3M3
- drittes Endgerätthird terminal
- Ci C i
- elektronischer Münzdatensatz, Net-Noteelectronic coin data record, net note
- Cj, Ck C j , C k
- aufgeteilter elektronischer Münzteildatensatz, aufgeteilte Net-Notesplit electronic coin part data record, split net note
- Cl C l
- umzuschaltender elektronischer Münzdatensatzelectronic coin data record to be switched
- Cm C m
- zu verbindendender elektronischer MünzdatensatzElectronic coin data record to be linked
- Zi Z i
- maskierter elektronischer Münzdatensatz, Mask-Notemasked electronic coin record, mask note
- Zj, Zk Z j , Z k
- maskierter aufgeteilter elektronischer Münzteildatensatz, aufgeteilte Mask-Notemasked split electronic coin part record, split mask note
- Zl Z l
- maskierter umzuschaltender elektronischer Münzdatensatzmasked electronic coin data record to be switched
- Zm Z m
- maskierter zu verbindender elektronischer Münzdatensatzmasked electronic coin data record to be connected
- υi υ i
- Monetärer BetragMonetary amount
- υj, υj υ j , υ j
- Aufgeteilter monetärer BetragSplit monetary amount
- υl,υ l ,
- Monetärer Betrag eines umzuschaltenden/umgeschalteten elektr. MünzdatensatzesMonetary amount of a switchable / switched electr. Coin data set
- υm,υ m ,
- Monetärer Betrag eines zu verbindenden/verbundenen elektr. MünzdatensatzMonetary amount of an electr. Coin record
- ri r i
- Verschleierungsbetrag, ZufallszahlObfuscation amount, random number
- rj, rj r j , r j
- Verschleierungsbetrag eines aufgeteilten elektronischen MünzdatensatzesObfuscation amount of a split electronic coin record
- rm r m
- Verschleierungsbetrag eines zu verbindenden/verbundenen elektronischen MünzdatensatzesObfuscation amount of an electronic coin data record to be linked / linked
- Ci * C i *
- übertragener elektronischer Münzdatensatz, Net-Notetransmitted electronic coin data record, net note
- Cj *, Ck * C j * , C k *
- übertragener aufgeteilter elektronischer Münzteildatensatz, aufgeteilte Net-Notetransmitted split electronic coin part data set, split net note
- Zi * Z i *
- maskierter übertragener elektronischer Münzdatensatzmasked transmitted electronic coin data record
- Zj *, Zk * Z j * , Z k *
- maskierter übertragener aufgeteilter elektronischer Münzdatensatzmasked transmitted split electronic coin record
- f(C)f (C)
- Homomorphe EinwegfunktionHomomorphic one-way function
- [Zi]Sigl [Z i ] Sig l
- Signatur der HerausgeberinstanzSignature of the publisher authority
- 101-108101-108
- Verfahrensschritte gemäß einem AusführungsbeispielMethod steps according to an embodiment
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102009038645 A1 [0005]DE 102009038645 A1 [0005]
- DE 102009034436 A1 [0005]DE 102009034436 A1 [0005]
- WO 2016/200885 A1 [0006]WO 2016/200885 A1 [0006]
Claims (18)
Priority Applications (5)
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